CN103430534A - 头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过安装在用户的头部而使用的头戴式显示器。当安装所述头戴式显示器时，前额支撑部（102）接触用户的前额，头带的上带（104）和下带（105）各自接触头部的后部。换句话说，头戴式显示器在三个支撑点被安装在用户的头部上：前额支撑部（102）、上带（104）和下带（105）。与类似于其重量主要由鼻托支撑的眼镜的结构相比，该装置的重量分散在整个头部之上，使得佩戴时用户的负担能够减小。

Description

头戴式显示器

技术领域

本发明涉及一种在围绕用户的头部佩戴的状态下使用的头戴式显示器，特别地涉及一种围绕头部佩戴同时根据所述装置的整个重量的增加和每个用户的头部等的尺寸的个体差异进行调节的头戴式显示器。

背景技术

要佩戴在头部周围以观看视频的显示装置，也就是说，头戴式显示器（HMD）已经被广泛地知晓。头戴式显示器包括用于左右眼中的每个的显示单元，并且与头戴耳机（headphone）结合和被构造为能够可视和音频控制。完美地遮住外界同时佩戴在头部周围的构造增加了观察期间的虚拟现实感。此外，头戴式显示器还能够给左右眼示出不同的图片，并且可通过用左右眼的视差显示图像提供三维图像。

头戴式显示器是给用户提供虚像（也就是说，将虚像聚焦在视网膜上）的显示系统。注意到，虚像是在与物体比焦距更靠近透镜时形成在物体一侧上的图像。为了使用户看到虚像，相对于用户的、形成虚像等处的距离优选例如根据视频变化。例如，以适于视频的形式提供虚像的显示装置已经被提出（例如，参照专利文献1）。

头戴式显示器类似于用于在具有左右独立光学系统中校正视力的眼镜。因而，已知一种具有类似于眼镜的一定结构的头戴式显示器，其中所述结构具有用于支撑左右显示单元的镜框（rim）和分别在眼睛的外角处连接到左右镜框的侧边的左右镜腿（temple）（例如，参见专利文件2和3）。在这种类型的结构中，头戴式显示器由与形成在眼睛的内角处的鼻托（nosepiece）接触的左右镜框和由位于耳朵之上的左右镜腿末端（tip）处的端盖支撑。

然而，因为头戴式显示器一般有较重的集中在前部本体上的载荷，例如包括由玻璃材料制成的光学部件的显示单元和电路板，所以通过如上所述的鼻托和左右镜腿指示的佩戴，由于施加在用户鼻梁的载荷过大，头戴式显示器几乎不能长时间使用。显然，其上搁置镜腿端盖的耳垂上端将受伤。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.2007-133415

专利文献2：日本专利No.4609256

专利文献3：日本专利申请公开No.2009-134276

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的目的是要提供一种能够佩戴在头部周围并且同时根据所述装置的整个重量的增加和每个用户的头部的尺寸的个体差异等进行调节的优秀的头戴式显示器。

问题的解决方案

本申请针对前述问题，权利要求1中描述的本发明是一种头戴式显示器，包括被构造成显示左眼图像的用于左眼的显示单元；被构造成显示右眼图像的用于右眼的显示单元；包括用于左眼的显示单元和用于右眼的显示单元的主体；布置在主体的上部上的前额支撑部；以及连接到主体的后部并且包括上带和下带的头带。

根据本申请的权利要求2中描述的本发明，根据权利要求1的头戴式显示器的头带具有用于调节它的整体长度的整体长度调节机构。

根据本申请的权利要求3中描述的本发明，根据权利要求1的头戴式显示器的前额支撑部具有用于调节其相对于主体的上部的高度的高度调节机构。

根据本申请的权利要求4中描述的本发明，根据权利要求1的头戴式显示器的下带由可拉伸的材料制成，头带的除了下带之外的部分由柔软的但几乎不可拉伸的材料制成。

根据本申请的权利要求5中描述的本发明，根据权利要求1的头戴式显示器的前额支撑部具有可佩戴的传感器，该可佩戴的传感器被构造为与前额接触头部的动作联合地操作，以检测头戴式显示器由用户佩戴。

根据本申请的权利要求6中描述的本发明，根据权利要求1的头戴式显示器的上带和下带各自具有长度调节部。

根据本申请的权利要求7中描述的本发明，根据权利要求1的头戴式显示器的为上带和下带设置的相应长度调节部被布置在上带和下带的偏离中心位置处。

本发明的效果

根据本发明，能够围绕头部佩戴同时根据装置的整个重量的增加和每个用户的头部等的尺寸的个体差异进行调节的优秀的头戴式显示器可被提供。

根据本发明的头戴式显示器具有要通过前额支撑部、下带和上带以三点支撑围绕用户的头部佩戴的机构，并且可在没有使用户注意到载荷的情况下佩戴。此外，因为提供了用于调节具有上带和下带的头带的整体长度的机构，并且提供了用于调节前额支撑部的高度的机构，所以针对用户的头部的尺寸的各式各样的个别差异的调节也是可能的。

附图说明

本发明的其他目的，特征和优点将从以下本发明的详细说明和附图变得显而易见。

图1A是在某一方向观察到的根据本提案的头戴式显示器的视图；

图1B是在某一方向观察到的根据本提案的头戴式显示器的视图；

图1C是在某一方向观察到的根据本提案的头戴式显示器的视图；

图1D是在某一方向观察到的根据本提案的头戴式显示器的视图；

图2是用于解释根据本提案的头戴式显示器的可调节的佩戴机构和被支撑在头部的方式的视图；

图3是仅图示从头戴式显示器抽出的头带的视图；

图4是示出提供了伴随佩戴机构的功能元件（function）的位置；

图5是示出装备在前额支撑部102上的可佩戴的传感器的示例性构造的视图；

图6A是示出装备在前额支撑部102上的高度调节机构的视图；

图6B是示出装备在前额支撑部102上的高度调节机构的视图；

图7A是示出施加到上带104和下带105的长度调节部的示例性构造的视图；

图7B是示出施加到上带104和下带105的长度调节部的示例性构造的视图；

图8是示出头带的整体长度调节机构的示例性构造的视图；

图9是示出用于调节前后方向的位置和头戴耳机的竖直位置的机构的示例性构造的视图；

图10是示意性地示出包括头戴式显示器的图像显示系统的构造的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图更详细地描述本发明的实施例。

图10示出包括头戴式显示器的图像显示系统的构造。该示出的系统包括头戴式显示器10的主体、作为要看到的内容源的蓝光（Blu-ray）盘播放器20、由蓝光盘播放器20再现的内容输出到其上的高清显示器（例如，HDMI-兼容制电视）30、以及处理从蓝光盘播放器20输出的AV信号的前端盒40。

前端盒40对应于处理例如从蓝光盘播放器20输出和输入HDMI的AV信号并且输出HDMI中的信号的HDMI中继器（repeater）。前端盒40同时是使蓝光盘播放器20的输出在头戴式显示器10和高清显示器30之间切换的双输出切换器。

虽然前端盒40在示出的例子中具有两个输出端，但是前端盒40可具有三或以上的输出端。然而，前端盒40具有专门用于AV信号的输出端并且给予输出到头戴式显示器10以最高优先级。当头戴式显示器10的电源打开或者当用户在使用头戴式显示器10时，AV信号仅输出到头戴式显示器10。相反地，仅当用户不在使用头戴式显示器10时，例如当头戴式显示器10的电源关闭或当头戴式显示器10没有被连接时，AV信号以较低的优先级输出到高清晰度电视30（或连接到前端盒40的另一个显示器，未示出）。

注意到，HDMI（高清晰度多媒体接口）是一种用于主要为了基于DVI（数字可视接口，Digital Visual Interface）传送音频与视频的数字设备并且在物理层处使用TMDS（最小化差分信号传输，Transition MinimizedDifferential Signaling）的接口标准。这系统例如适应于HDMI1.4。

蓝光盘播放器20和前端盒40之间以及前端盒40和高清显示器30之间的连接由HDMI电缆实现。尽管前端盒40和头戴式显示器10之间的连接还可由HDMI电缆实现，在本实施例中该连接由专用电缆实现并且AV信号通过其串行传输。注意，AV信号和电力由连接前端盒40和头戴式显示器10的一个电缆供给，头戴式显示器10还可以通过该电缆用激励功率（drivingpower）供给。

头戴式显示器包括用于左右眼中的每个的显示单元，与头戴耳机结合并且被构造为能够视觉和音频控制。头戴式显示器类似于用于通过具有左右独立光学系统来校正视力的眼镜。因而，已知类似于眼镜的具有一结构的头戴式显示器，其中所述结构具有用于支撑左右显示单元的镜框和在眼睛的外角处分别连接到左右镜框的侧边的左右镜腿。然而，因为头戴式显示器典型地具有集中在前部的重载荷，所以由于施加到用户鼻子的过大载荷的缘故，头戴式显示器几乎不能长时间使用。

因此，在下文中，将建议一种头戴式显示器，该头戴式显示器具有带状结构的帽状结构，该结构包绕头部的整个周缘并且能够在佩戴同时通过将所述装置的载荷分配在整个头部之上来减轻对用户的压力。

图1A到1D示出了根据本提案的如在各个方向观察到的头戴式显示器。通过如所示的帽状结构，装置的载荷可分布在整个头部之上即使重载荷集中在主体的前部，并且所述装置可佩戴同时减轻对用户的压力。虽然帽状头戴式显示器本身在本申请之前人们可能已经看到过，但是当装置的重量进一步增加时用于根据每个用户的头部尺寸的个体差异进行调节的方法是不清楚的。

图2示意性地示出了根据本提案的头戴式显示器的可调节的佩戴机构和被支撑在头部上的方式。

头戴式显示器包括装有大部分部件（包括显示系统）的主体101、从主体101的顶面突出的前额支撑部102、分支成上带104和下带105的头带110、以及左右头戴耳机。主体101容纳显示单元和电路板在其中。另外，鼻托103形成与主体101下面的鼻子的背部对应的形状。

当用户佩戴头戴式显示器在头部上时，前额支撑部102接触用户的前额，头带的上带104和下带105接触头部的后部。也就是说，头戴式显示器通过前额支撑部102、上带104、和下带105以三点支撑方式佩戴在用户的头部上。因而，不像其重量主要由鼻托支撑的眼镜不同，头戴式显示器可在佩戴同时通过将装置的载荷分配在整个头部之上来减轻对用户的压力。虽然示出的头戴式显示器还具有鼻托103，但是鼻托103仅有助于补充支撑。此外，头戴式显示器在旋转方向的运动可通过用头带拉紧前额支撑部而得到支持，使得头戴式显示器将不会从佩戴头戴式显示器的用户头部转动。

注意，头带包括整体长度调节机构，该整体长度调节机构通过单个闩锁可活动且在分成上带104和下带105的分支处之前的位置处由释放按钮释放，允许用户通过单个操作调节所述头带的整体长度。前额支撑部102的高度可调节，允许用户头部的个体不同尺寸的可佩戴范围更宽。伴随这些佩戴机构的功能元件的细节将在后面描述。

图3仅描述了从头戴式显示器抽出的头带。头带110由是柔软的但非可拉伸的材料，例如尼龙或聚丙烯制成。

上带104是柔软的且沿着头部弯曲以便当佩戴时支撑所述载荷，但是几乎不可拉伸以便防止头戴式显示器脱落。

另一方面，下带105由可拉伸的材料例如硅橡胶或弹性体制成，并且可通过使用不同类型材料的双色成型（two-color formation）形成为与上带104一体的部件。如图3中的阴影所示的，通过提供材料量逐渐改变的范围产生了从非可拉伸的材料到可拉伸的材料的渐变。下带105通过结合橡胶的弹性与前额支撑部102来保持头部，从而支撑头戴式显示器。

在图4中，伴随佩戴机构的功能元件的设置位置由虚线圆圈示出。

前额支撑部102装备有可佩戴的传感器，该传感器在头戴式显示器被佩戴在用户的头部上时与前额接触头部的运动结合来操作，以检测头戴式显示器由用户佩戴。

图5示出装备在前额支撑部102上的可佩戴的传感器的示例性构造。在示出的例子中，前额支撑部102通过旋转轴142可转动地支撑在头戴式显示器10的外部壳体上。在没有佩戴的状态下，前额支撑部102通过弹簧144的恢复力被推出到头戴式显示器后方的非佩戴位置，即，推向佩戴头戴式显示器的用户的前额的方向。另一方面，在佩戴状态下，前额支撑部102由于与用户的前额接触它而被推回到前方佩戴位置。另外，旋转轴142与向前突出的臂143附连。在佩戴状态下，前额支撑部102围绕旋转轴142转动大约10度。因而，当前额支撑部102由于被用户佩戴而被推回前方时，臂143与其一起运动并且通过其前端部分操作触感切换器（tact switch）141。触感切换器141的操作使得能够探测到头戴式显示器10由用户佩戴。

图6A和6B示出装备在前额支撑部102上的高度调节机构。

图6示出了其中前额支撑部102的高度通过高度调节机构的操作来切换的状态。在图6A中，设定在下部位置的前额支撑部102由实线示出，设置在上部位置的前额支撑部102由虚线示出。如所示的，可通过将前额支撑部102的高度从下部位置调节到上部位置使得用户头部的个体不同尺寸的可佩戴范围更宽。

用于前额支撑部102的高度调节不限于具体的机构。例如，所述高度可通过使前额支撑部102为可拆卸的、提供用于下部位置的附连位置和用于上部位置的附连位置以及执行重新附连前额支撑部102的操作，容易被调节。图6B的左侧部分示出前额支撑部102附连到下部位置，图6B的右侧部分以截面图示出前额支撑部102附连到上部位置。

返回来参照图4，长度调节部设置在上带104和下带105的虚线圆圈中的部分中。图7A和7B示出应用于上带104和下带105的长度调节部的示例性构造。在示出的例子中，上带104和下带各自在由虚线围绕的偏离中心位置处分开。分开部分之一具有在纵向方向每隔一定间隔形成的两个或更多突起。分开部分中的另一个具有孔，该孔与以与突起相同的间隔形成并与突起接合，孔的数量大于突起的数量。上带104和下带105的长度根据突起与哪个孔接合来确定。此外，因为上带104和下带105的各自长度独立确定，所以可根据每个用户的头部后部的形状的个体差异来调节长度。

注意，由于将如图7A和7B所示的长度调节部布置在上带104和下带的偏离中心位置处，所以用户的头部的后部在当用户使用靠背式坐椅时不会妨碍长度调节部。

早已如上所述的，头带110的整体长度可被调节并且头带110通过单个闩锁可活动并且通过释放按钮被释放。图8示出头带110的整体长度调节机构的示例性构造。示出的整体长度调节机构可配置在头带110的右端和左端之一处。

头带110在其一端具有突出部，该突出部具有在纵向上沿着侧面开齿的齿条。另一方面，主体101在其相应端部具有开口124，该开口容纳具有齿条的突出部。相应地，头带110的整体长度通过由开口124导引而在具有齿条的突出部的纵向上的运动来改变。

此外，主体110具有单个闩锁121，该闩锁具有形状与齿条啮合的前端并且可转动地支撑在沿着开口124的位置，弹簧122的恢复力作用在将单个闩锁121的前端向下推动的方向上。头带110因而被固定在单个闩锁121的前端与齿条啮合的位置，由此确定了它的整体长度。

此外，释放按钮123形成在单个闩锁121的在另一端处。释放按钮123暴露到外面并且可由用户操作。另一方面，当用户按下释放按钮123时，单个闩锁121的前端向上移动，与齿条之间的锁定状态被释放。从而，具有齿条的突出部可由开口124引导以在纵向上运动，头带110的整体长度可被调节。用户因此可通过单个闩锁121的单个操作来调节头带110的整体长度。

上文已经提到，头戴式显示器具有左右头戴耳机。图9示出了用于调节左侧头戴耳机的竖直位置和前后方向上的位置的机构。虽然未示出，但是还可以对称的方式为右侧头戴耳机设置相同的机构。

头戴耳机130由臂131可转动地支撑并且可通过转动在主体的竖直方向上运动。主体101还具有开口132，开口132容纳臂131并且形成在前后方向上。臂131还可由开口132引导以在主体的前后方向上运动。

在图9中，通过将围绕臂131的转动操作和臂131在前后方向沿着开口132的运动结合而产生的头戴耳机130的中心的可动范围用虚线圆圈示出。以这样的方式，头戴耳机130的位置可在二维范围内调节。

工业应用性

以上已经参考一定的实施例详细描述了本发明。然而，要认识到，本领域内的技术人员可在没有背离本发明的范围的情况下在实施例中进行改型和替换。

在本说明书中建议的佩戴机构还可应用到在由用户佩戴在头部上的状态下使用的各种类型的显示装置，例如除了头戴式显示器之外，用于时分立体镜视频显示系统中的三维眼镜。

简而言之，本发明已经以示例性方式进行披露并且本发明的说明书中的描述不应以限制的方式解释。应当根据权利要求来确定本发明的范围。

附图标记列表

10  头戴式显示器

20  蓝光盘播放器

30  高清显示器

40  前端盒

102 前额支撑部

103 鼻托

104 上带

105 下带

110 头带

121 单个闩锁

122 弹簧

123 释放按钮

124 开口

141 触感切换器

142 旋转轴

143 臂

144 弹簧

Claims (7)

1.一种头戴式显示器，包括：

被构造成显示左眼图像的用于左眼的显示单元；

被构造成显示右眼图像的用于右眼的显示单元；

包括所述用于左眼的显示单元和用于右眼的显示单元的主体；

布置在所述主体的上部上的前额支撑部；以及

连接到所述主体的后部并且包括上带和下带的头带。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述头带具有用于调节它的整体长度的整体长度调节机构。

3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述前额支撑部具有用于调节其相对于所述主体的上部的高度的高度调节机构。

4.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述下带由可拉伸的材料制成，所述头带的除了所述下带之外的部分由柔软的但几乎不可拉伸的材料制成。

5.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述前额支撑部具有可佩戴的传感器，该可佩戴的传感器被构造为与前额接触头部的动作联合地操作，以检测所述头戴式显示器由用户佩戴。

6.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述上带和下带各自具有长度调节部。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其中相应的长度调节部被布置在所述上带和所述下带的偏离中心位置处。

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