CN105829953A - 具有可调节的瞳距的虚拟或增强现实头戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虚拟或增强现实头戴设备，其具有框架、一对虚拟或增强现实目镜和瞳距调节机构。所述框架包括对向的臂部件、位于所述对向的臂部件中间的搭接件、和多个直线轨道。所述调节机构与所述虚拟或增强现实目镜联接并且可操作成同时沿与所述多个直线轨道对齐的调节方向移动所述目镜以调节所述目镜的瞳距。

Description

具有可调节的瞳距的虚拟或增强现实头戴设备

技术领域

本发明总的涉及虚拟或增强现实头戴设备，更具体地涉及可调节目镜的瞳距的虚拟或增强现实头戴设备。

背景技术

虚拟或增强现实头戴设备很久以来就被证实对于许多应用而言是非常有价值的，跨越科学可视化、医学和军事训练、工程设计和样机研究、远程操纵和远程呈现以及个人娱乐系统的领域。在虚拟现实系统中，计算机生成的虚拟场景通常在不透明的显示器上提供。在混合和增强现实系统中，计算机生成的虚拟场景或物体与可视显示器上的现实场景的视野相结合。在许多虚拟或增强现实头戴设备中，虚拟或增强现实场景显示在单独的目镜上。这些目镜的光学中心之间的瞳距通常是固定的，并且经由软件作出为了针对具有不同瞳距的使用者的差异进行调节而需要的修正以提供正确的显示调节。在一些情形中，目镜的光学中心之间的瞳距可机械地调节；然而，在这些情形中，调节装置会存在各种缺陷。例如，调节机构可能过于复杂、庞大、不够精确和/或包括有限的运动范围。

发明内容

本文中描述的实施例提供了具有可靠和有效的形状因素的虚拟或增强现实头戴设备，其使得观看目镜能同时沿一个或多个直线轨道移动以提供瞳距调节。

虚拟或增强现实头戴设备可被归纳为包括框架、一对虚拟或增强现实目镜以及与一对虚拟或增强现实目镜中的两个目镜联接的调节机构。框架可包括对向的臂部件、位于对向的臂部件中间的搭接件、和多个直线轨道。至少一个直线轨道可设置于框架的由中央基准平面限定出的各对向侧。一对虚拟或增强现实目镜各自具有光学中心并且可以与框架的多个直线轨道可移动地联接以实现光学中心之间的瞳距的调节。调节机构可以操作成同时沿与多个直线轨道对齐的调节方向移动一对虚拟或增强现实目镜以调节瞳距。

虚拟或增强现实目镜可以在最窄构型与最宽构型之间移动，并且最宽构型下的瞳距与最窄构型下的瞳距之差可在约20mm与约24mm之间。

调节机构可以与框架的搭接件联接并且可以包括与虚拟或增强现实目镜联接以选择性地同时调节各虚拟或增强现实目镜的直线位置的可操纵的致动器。框架还可以包括用于选择性地将虚拟或增强现实目镜固定在沿多个直线轨道的选定直线位置的锁件/锁扣。

调节机构可以包括可由使用者手动操作的可操纵的致动器并且一个或多个连杆可将该可操纵的致动器与虚拟或增强现实目镜物理地联接。头戴设备还可以包括可选择性地移除的罩盖，其选择性地定位成要么阻止使用者接近可操纵的致动器，要么允许使用者接近可操纵的致动器。可操纵的致动器可被约束成沿垂直于与多个直线轨道对齐的调节方向的方向来回平移，并且可操纵的致动器沿一个方向的移动可以使虚拟或增强现实目镜朝向展开构型移动，而可操纵的致动器沿反方向的移动可以使虚拟或增强现实目镜朝向收起构型移动。使用者在戴上头戴设备时可以接近可操纵的致动器。

调节机构可以包括一个或多个直线致动器，例如压电式线性致动器或电动机驱动的引导螺杆。

框架的搭接件可以包括用于与使用者的鼻梁接合并且将虚拟或增强现实目镜支承在使用者的眼睛前方的鼻梁部件。鼻梁部件可以与搭接件的基部可移除地联接以选择性地将虚拟或增强现实目镜锁定在选定位置。

每个虚拟或增强现实目镜都可以呈圆弧形并且可以包括中间端部和横向端部。中间端部可以定位成紧邻框架的搭接件，而横向端部可以定位成紧邻对向的臂部件中的相应一个的太阳穴区域。框架可以在中央基准平面的各对向侧包括相应的圆弧形轮廓，以在虚拟或增强现实目镜处于瞳距最小的最窄构型时至少部分地与虚拟或增强现实目镜中的相应一个贴合。多个直线轨道可以在框架的各对向侧包括至少两个直线轨道以引导虚拟或增强现实目镜中的相应一个，并且其中，对于框架的各对向侧而言，第一个直线轨道可以位置紧邻搭接件以引导相应的虚拟或增强现实目镜的中间端部且第二个直线轨道可以位置紧邻太阳穴区域以引导相应的虚拟或增强现实目镜的横向端部。各虚拟或增强现实目镜可以与彼此前后偏置的至少两个直线轨道联接。

框架的多个直线轨道可以在框架的各对向侧包括至少两个直线轨道以引导虚拟或增强现实目镜中的相应一个，并且其中，对于框架的各对向侧而言，两个直线轨道可以位置紧邻搭接件以引导相应的虚拟或增强现实目镜的中间端部并以悬臂方式支承相应的虚拟或增强现实目镜。

框架的多个直线轨道可以在框架的各对向侧包括彼此竖直地偏置的至少两个直线轨道以引导虚拟或增强现实目镜中的相应一个。对于框架的各对向侧而言，所述至少两个直线轨道和臂部件可以形成叉状结构。对于框架的各对向侧而言，两个直线轨道和搭接件的一部分可以形成支承虚拟或增强现实目镜中的相应一个的叉状结构。

各虚拟或增强现实目镜可以由位于目镜下方的单个相应直线轨道支承并且在空间中仅通过与该单个相应直线轨道的连接而被支承。在另一些情形中，各虚拟或增强现实目镜可以由位于由一对虚拟或增强现实目镜的光学中心限定出的水平面上方的单个相应直线轨道支承并且在空间中仅通过与该单个相应直线轨道的连接而被支承。

框架的搭接件和多个轨道可以作为单件一体地形成件。框架的搭接件、对向的臂部件和多个轨道可以作为单件一体地形成。

框架还可以包括具有搭接件的中央框架部，并且对向的臂部件可以与该中央框架部铰接地连接。

附图说明

图1是根据一个实施例的头戴设备的透视图。

图2是以收起构型示出的图1的头戴设备的一部分的俯视平面图。

图3是以展开构型示出的图1的头戴设备的一部分的俯视平面图。

图4是以收起构型示出的图1的头戴设备的俯视平面图。

图5是以收起构型示出的图1的头戴设备的正视立面图。

图6是以收起构型示出的图1的头戴设备的侧视立面图。

图7是根据另一实施例的头戴设备的透视图。

图8是以收起构型示出的图7的头戴设备的正视立面图。

图9是以展开构型示出的图7的头戴设备的正视立面图。

图10是以收起构型示出的图7的头戴设备的俯视平面图。

图11是以收起构型示出的图7的头戴设备的正视立面图。

图12是以收起构型示出的图7的头戴设备的侧视立面图。

图13是根据另一实施例的头戴设备的透视图。

图14是以收起构型示出的图13的头戴设备的正视立面图。

图15是以展开构型示出的图13的头戴设备的正视立面图。

图16是以收起构型示出的图13的头戴设备的俯视平面图。

图17是以收起构型示出的图13的头戴设备的正视立面图。

图18是以收起构型示出的图13的头戴设备的侧视立面图。

图19是根据另一实施例的头戴设备的透视图。

图20是以收起构型示出的图19的头戴设备的一部分的正面透视图。

图21是以展开构型示出的图19的头戴设备的一部分的正面透视图。

图22是以收起构型示出的图19的头戴设备的俯视平面图。

图23是以收起构型示出的图19的头戴设备的正视立面图。

图24是以收起构型示出的图19的头戴设备的侧视立面图。

图25是根据另一实施例的以展开构型示出的头戴设备的一部分的透视图。

图26是示出了可调节机构的图25的头戴设备的一部分的放大透视图。

图27是图25的头戴设备的局部剖切透视图。

图28是根据又一实施例的以展开构型示出的头戴设备的正视立面图。

具体实施方式

在以下说明中，阐述了某些特定细节以提供对各种公开的实施例的详尽理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以不利用这些特定细节中的一个或多个细节或利用其它方法、构件、材料等来实践各实施例。在另一些情形中，与虚拟和增强现实系统相关的众所周知的结构未被详细示出或说明以避免不必要地使对实施例的说明变得模糊。

除非上下文另有要求，否则在以下说明书和权利要求全文中，用词“包括”及其变型如“包括”和“包括”应当在作为“包括，但不限于”的开放、包含的意义上进行解释。

本说明书全文中对“一个实施例”或“实施例”的提及是指结合实施例所述的特定特征、结构或特征被包括在至少一个实施例内。因而，用语“在一个实施例中”或“在实施例中”在本说明书全文各处的出现不一定指同一实施例。此外，特定特征、结构或特点在一个或更多实施例中可采用任何适当的方式组合。

图1至6示出虚拟或增强现实头戴设备10的一个示例性实施例。头戴设备10包括框架12和由框架12支承的一对虚拟或增强现实目镜30a、30b。框架12具有对向的臂部件14a、14b、位于对向的臂部件14a、14b中间的搭接件16、和多个直线轨道18a、18b、20a、20b。更具体地，两个直线轨道18a、18b、20a、20b设置于框架12的由中央基准平面26限定出的各对向侧22、24。

一对虚拟或增强现实目镜30a、30b各自具有光学中心32a、32b，其间的距离限定出瞳距IPD。目镜30a、30b与多个直线轨道18a、18b、20a、20b可移动地联接以实现根据需要将瞳距IPD调节成与佩戴者的瞳孔之间的实际瞳距相对应或更紧密地相对应。

头戴设备10还包括与一对虚拟或增强现实目镜30a、30b中的两个目镜联接的调节机构34。调节机构34可操作成同时沿与直线轨道18a、18b、20a、20b对齐的调节方向42、44移动目镜30a、30b以调节瞳距IPD。虚拟或增强现实目镜30a、30b可在完全收起或最窄构型(图1、2和4-6)与完全展开或最宽构型(图3)之间移动。框架12、目镜30a、30b和轨道18a、18b、20a、20b相对于彼此构造成使得完全展开或最宽构型下的瞳距IPD与完全收起或最窄构型下的瞳距IPD之差介于约20mm与约24mm之间。因此，各单独的目镜30a、30b可被调节为在约10mm与12mm之间的距离。然而，应理解，在一些实施例中，可提供或多或少的调节。

鼻梁部件36可设置于框架12的搭接件16处以在使用期间与使用者的鼻梁接合并且将虚拟或增强现实目镜30a、30b支承在使用者的眼睛前方。鼻梁部件36可以作为搭接件16的一部分一体地形成，固定地紧固在搭接件16上，或与搭接件16可移除地联接。在一些实施例中，鼻梁部件36可以与搭接件16的基部可移除地联接并阻碍调节机构34的移动以将虚拟或增强现实目镜30a、30b锁定在选定位置。在另一些情形中，在各目镜30a、30b上可设置有锁扣，以夹持在相应一个直线轨道18a、18b、20a、20b上，或反之亦然。这样，使用者可选择性地解锁目镜30a、30b以进行调节，将目镜30a、30b横向地调节为新瞳距IPD，并且在新瞳距IPD下将目镜30a、30b锁定到位。锁扣可以包括例如用于阻碍调节机构34和/或目镜30a、30b的移动或以其它方式锁定它们的一个或多个夹具、定位螺钉、夹子或其它紧固件。锁扣可以朝锁定位置被弹簧偏压。

继续参照图1至6，各虚拟或增强现实目镜30a、30b可以呈圆弧形并且包括中间端部和横向端部。中间端部可以定位成紧邻框架12的搭接件16，而横向端部可以定位成紧邻对向的臂部件14a、14b中的相应一个的太阳穴区域。框架12可以在中央基准平面26的各对向侧22、24包括相应的圆弧形轮廓以在虚拟或增强现实目镜30a、30b处于瞳距IPD最小的完全收起或最窄构型(图1、2和5-6)时与虚拟或增强现实目镜中的相应一个30a、30b至少部分地贴合。

头戴设备10可以在框架12的各对向侧22、24包括一对直线轨道18a、20a和18b、20b以引导虚拟或增强现实目镜30a、30b中的相应一个。另外，对于框架12的各对向侧22、24而言，第一个直线轨道18a、18b可位置紧邻搭接件16以引导相应的虚拟或增强现实目镜30a、30b的中间端部且第二个直线轨道20a、20b可位置紧邻太阳穴区域以引导相应的虚拟或增强现实目镜30a、30b的横向端部。这样，各虚拟或增强现实目镜30a、30b可以与彼此前后偏置的至少两个直线轨道18a、20a和18b、20b联接。直线轨道可以是从框架12的一侧突起的突出杆或伸缩元件。在一些情形中，轨道18a、18b、20a、20b在处于完全收起或最窄构型时和/或在处于完全展开或最宽构型时可以基本上或完全看不到。

如从图1至6所示的实施例可以理解的，目镜30a、30b可以呈大体圆弧形并且可在离中央平面26较近的最中间位置与离中央平面26较远的最侧边位置之间沿直线轨道18a、18b、20a、20b横向地移动。目镜30a、30b可以位于最端部位置之间的任意位置并使用锁扣或其它紧固机构或固定方法固定到位。

图7至12示出虚拟或增强现实头戴设备110的另一个示例性实施例。头戴设备110包括框架112和由框架112支承的一对虚拟或增强现实目镜130a、130b。框架112具有对向的臂部件114a、114b、位于对向的臂部件114a、114b中间的搭接件116、和多个直线轨道118a、118b、120a、120b。更具体地，两个直线轨道118a、118b、120a、120b设置于框架112的由中央基准平面126限定出的各对向侧122、124。如图7至12所示，直线轨道118a、118b、120a、120b可超出目镜130a、130b的可调节范围过渡为弯曲轨道或轨道部。

同样，一对虚拟或增强现实目镜130a、130b各自具有光学中心132a、132b，其间的距离限定出瞳距IPD。目镜130a、130b与多个直线轨道118a、118b、120a、120b可移动地联接以实现根据需要将瞳距IPD调节成与佩戴者的瞳孔之间的实际瞳距相对应或更紧密地相对应。

头戴设备110还包括与一对虚拟或增强现实目镜130a、130b中的两个目镜联接的调节机构134。调节机构134可操作成同时沿与直线轨道118a、118b、120a、120b对齐的调节方向142、144移动目镜130a、130b以调节瞳距IPD。虚拟或增强现实目镜130a、130b可以在完全收起或最窄构型(图7、8和10-12)与完全展开或最宽构型(图9)之间移动。框架112、目镜130a、130b和轨道118a、118b、120a、120b相对于彼此构造成使得完全展开或最宽构型下的瞳距IPD与完全收起或最窄构型下的瞳距IPD之差介于约20mm与约24mm之间。因此，各单独的目镜130a、130b可被调节为在约10mm与12mm之间的距离。然而，应理解，在一些实施例中，可提供或多或少的调节。

同样，鼻梁部件136可设置于框架112的搭接件116处以在使用期间与使用者的鼻梁接合并且将虚拟或增强现实目镜130a、130b支承在使用者的眼睛前方。鼻梁部件136可以作为搭接件116的一部分一体地形成，固定地紧固在搭接件116上，或与搭接件116可移除地联接。在一些实施例中，鼻梁部件136可以与搭接件116的基部可移除地联接并阻碍调节机构134的移动以将虚拟或增强现实目镜130a、130b锁定在选定位置。在另一些情形中，在各目镜130a、130b上可设置有锁扣，以夹持在相应一个直线轨道118a、118b、120a、20b上，或反之亦然。这样，使用者可选择性地解锁目镜130a、130b以进行调节，将目镜130a、130b横向地调节为新瞳距IPD，并且在新瞳距IPD下将目镜130a、130b锁定到位。锁扣可以包括例如用于阻碍调节机构134和/或目镜130a、130b的移动或以其它方式将它们锁定到位的一个或多个夹具、定位螺钉、夹子或其它紧固件。锁扣可以朝锁定位置被弹簧偏压。

继续参照图7至12，各虚拟或增强现实目镜130a、130b可以呈圆弧形并且包括中间端部和横向端部。中间端部可以定位成紧邻框架112的搭接件116，而横向端部可以定位成紧邻对向的臂部件114a、114b中的相应一个的太阳穴区域。框架112可以在中央基准平面126的各对向侧122、124包括相应的圆弧形轮廓，其大体反映相应的虚拟或增强现实目镜130a、130b的轮廓。

头戴设备110可以在框架112的各对向侧122、124包括一对直线轨道118a、120a和118b、120b以引导虚拟或增强现实目镜中的相应一个130a、130b。另外，对于框架112的各对向侧122、124而言，第一个直线轨道118a、118b可紧邻搭接件116位于头戴设备110的上部区域以引导相应的虚拟或增强现实目镜130a、130b的中间端部的上部且第二个直线轨道120a、120b可紧邻搭接件116位于头戴设备110的下部区域以引导相应的虚拟或增强现实目镜130a、130b的中间端部的下部。这样，在框架112的各对向侧122、124可设置有至少两个直线轨道118a、120a和118b、120b以引导虚拟或增强现实目镜中的相应一个130a、130b。位于各侧122、124的两个直线轨道118a1、120a和118b、120b可布置成紧邻搭接件16以引导相应的虚拟或增强现实目镜130a、130b的中间端部并以悬臂方式支承目镜。位于框架112的各对向侧122、124的两个直线轨道118a、120a和118b、120b可彼此竖向地偏置并且可以与框架112的相应臂部件114a、114b形成叉状结构。目镜130a、130b可以接纳在叉状结构的尖头内。在一个替代实施例中，位于框架112的各对向侧122、124的两个直线轨道118a、120a和118b、120b以及搭接件116的一部分可形成远离中央平面126取向以支承目镜130a、130b的叉状结构。

如从图7至12所示的实施例可以理解的，目镜130a、130b可以呈大体圆弧形并且可在离中央平面126较近的最中间位置与离中央平面126较远的最侧边位置之间沿直线轨道118a、118b、120a、120b横向地移动。目镜130a、130b可位于最端部位置之间的任意位置并使用锁扣或其它紧固机构或固定方法固定到位。

图13至18示出虚拟或增强现实头戴设备210的另一个示例性实施例。头戴设备210包括框架212和由框架212支承的一对虚拟或增强现实目镜230a、230b。框架212具有对向的臂部件214a、214b、位于对向的臂部件214a、214b中间的搭接件216、和多个直线轨道220a、220b。更具体地，单个直线轨道220a、220b设置于框架212的由中央基准平面226限定出的各对向侧222、224。如图13至18所示，直线轨道220a、220b可超出目镜230a、230b的可调节范围过渡为弯曲轨道或轨道部。

同样，一对虚拟或增强现实目镜230a、230b各自具有光学中心232a、232b，其间的距离限定出瞳距IPD。目镜230a、230b与多个直线轨道220a、220b可移动地联接以实现根据需要将瞳距IPD调节成与佩戴者的瞳孔之间的实际瞳距相对应或更紧密地相对应。

头戴设备210还包括与一对虚拟或增强现实目镜230a、230b中的两个目镜联接的调节机构234。调节机构234可操作成同时沿与直线轨道220a、220b对齐的调节方向242、244移动目镜230a、230b以调节瞳距IPD。虚拟或增强现实目镜230a、230b可以在完全收起或最窄构型(图13、14和16-18)与完全展开或最宽构型(图15)之间移动。框架212、目镜230a、230b和轨道220a、220b相对于彼此构造成使得完全展开或最宽构型下的瞳距IPD与完全收起或最窄构型下的瞳距IPD之差介于约20mm与约24mm之间。因此，各单独的目镜230a、230b可被调节为在约10mm与12mm之间的距离。然而，应理解，在一些实施例中，可提供或多或少的调节。

同样，鼻梁部件236可设置于框架212的搭接件216处以在使用期间与使用者的鼻梁接合并且将虚拟或增强现实目镜230a、230b支承在使用者的眼睛前方。鼻梁部件236可一体地形成为搭接件216的一部分，固定地紧固在搭接件216上，或与搭接件216可移除地联接。在一些实施例中，鼻梁部件236可以与搭接件216的基部可移除地联接并阻碍调节机构234的移动以将虚拟或增强现实目镜230a、230b锁定在选定位置。在另一些情形中，在各目镜230a、230b上可设置有锁扣，以夹持在相应一个直线轨道220a、220b上，或反之亦然。这样，使用者可选择性地解锁目镜230a、230b以进行调节，将目镜230a、230b横向地调节为新瞳距IPD，并且在新瞳距IPD下将目镜230a、230b锁定到位。锁扣可以包括例如用于阻碍调节机构234和/或目镜230a、230b的移动或以其它方式将它们锁定到位的一个或多个夹具、定位螺钉、夹子或其它紧固件。锁扣可以朝锁定位置被弹簧偏压。

继续参照图13至18，各虚拟或增强现实目镜230a、230b可以呈圆弧形并且包括中间端部和横向端部。中间端部可以定位成紧邻框架212的搭接件216，而横向端部可以定位成紧邻对向的臂部件中的相应一个214a、214b的太阳穴区域。框架212可以在大体与相应目镜230a、230b的轮廓一起过渡的中央基准平面226的各对向侧222、224包括相应的圆弧形轮廓。

头戴设备210在框架212的各对向侧222、224包括单个直线轨道220a、220b以引导虚拟或增强现实目镜中的相应一个230a、230b。各侧222、224的直线轨道220a、220b可以位置远离搭接件216并且可位于相应目镜230a、230b的下方以仅引导目镜230a、230b的下部。

如从图13至18所示的实施例可以理解的，目镜230a、230b可以呈大体圆弧形并且可在离中央平面226较近的最中间位置与离中央平面226较远的最侧边位置之间沿直线轨道220a、220b横向地移动。目镜230a、230b可位于最端部位置之间的任意位置并使用锁扣或其它紧固机构或固定方法固定到位。

图19至24示出虚拟或增强现实头戴设备310的又一个示例性实施例。头戴设备310包括框架312和由框架312支承的一对虚拟或增强现实目镜330a、330b。框架312具有对向的臂部件314a、314b、位于对向的臂部件314a、314b中间的搭接件316、和多个直线轨道318a、318b。更具体地，单个直线轨道318a、318b设置于框架312的由中央基准平面326限定出的各对向侧322、324。如图19至24所示，直线轨道318a、318b可被隐藏或基本上隐藏在目镜330a、330b内。

同样，一对虚拟或增强现实目镜330a、330b各自具有光学中心332a、332b，其间的距离限定出瞳距IPD。目镜330a、330b与多个直线轨道318a、318b可移动地联接以实现根据需要将瞳距IPD调节成与佩戴者的瞳孔之间的实际瞳距相对应或更紧密地相对应。

头戴设备310还包括与一对虚拟或增强现实目镜330a、330b中的两个目镜联接的调节机构334。调节机构334可操作成同时沿与直线轨道318a、318b对齐的调节方向342、344移动目镜330a、330b以调节瞳距IPD。虚拟或增强现实目镜330a、330b可在完全收起或最窄构型(图19、20和22-24)与完全展开或最宽构型(图21)之间移动。框架312、目镜330a、330b和轨道318a、318b相对于彼此构造成使得完全展开或最宽构型下的瞳距IPD与完全收起或最窄构型下的瞳距IPD之差介于约20mm与约24mm之间。因此，各单独的目镜330a、330b可被调节为在约10mm与12mm之间的距离。然而，应理解，在一些实施例中，可提供或多或少的调节。

同样，鼻梁部件336可设置于框架312的搭接件316处以在使用期间与使用者的鼻梁接合并且将虚拟或增强现实目镜330a、330b支承在使用者的眼睛前方。鼻梁部件336可一体地形成为搭接件316的一部分，固定地紧固在搭接件316上，或与搭接件316可移除地联接。在一些实施例中，鼻梁部件336可以与搭接件316的基部可移除地联接并阻碍调节机构334的移动以将虚拟或增强现实目镜330a、330b锁定在选定位置。在另一些情形中，在各目镜330a、330b上可设置有锁扣，以夹持在相应一个直线轨道318a、318b上，或反之亦然。这样，使用者可选择性地解锁目镜330a、330b以进行调节，将目镜330a、330b横向地调节为新瞳距IPD，并且在新瞳距IPD下将目镜330a、330b锁定到位。锁扣可以包括例如用于阻碍调节机构334和/或目镜330a、330b的移动或以其它方式将它们锁定到位的一个或多个夹具、定位螺钉、夹子或其它紧固件。锁扣可以朝锁定位置被弹簧偏压。

继续参照图19至24，每个虚拟或增强现实目镜330a、330b都可以包括具有扩张的横向端部的直线结构。各目镜330a、330b的中间端部可以定位成紧邻框架312的搭接件316，而横向端部可以定位成紧邻对向的臂部件中的相应一个314a、314b的太阳穴区域。框架312可以在与大体模仿相应目镜330a、330b的结构的中央基准平面326的各对向侧322、324包括相应的直线结构。

头戴设备310在框架312的各对向侧322、324包括单个直线轨道318a、318b以引导虚拟或增强现实目镜中的相应一个330a、330b。各侧322、324的直线轨道318a、318b可位于由目镜330a、330b的光学中心限定出的水平面上方以仅引导目镜330a、330b的上部。目镜330a、330b可以从轨道318a、318b悬挂。

如从图19至24所示的实施例可以理解的，目镜330a、330b可以具有大体直线的结构并且可在离中央平面326较近的最中间位置与离中央平面326较远的最侧边位置之间沿直线轨道318a、318b横向地移动。目镜330a、330b可位于最端部位置之间的任意位置并使用锁扣或其它紧固机构或固定方法固定到位。

图25至27示出虚拟或增强现实头戴设备410的另一个示例性实施例。头戴设备410包括框架412和由框架412支承的一对虚拟或增强现实目镜430a、430b。该框架具有对向的臂部件414a、414b、位于对向的臂部件414a、414b中间的搭接件416、和调节机构434。调节机构434包括具有轴向地延伸并与搭接件416可旋转地联接的共轴的输出轴或销438的旋转拨盘436。一对小齿轮440a、440b安装在输出销438上并位于旋转拨盘436的对向侧。小齿轮440b可以是小齿轮440a的简单地跨越等分旋转拨盘436的平面反射的镜像并与其旋转轴线垂直。各小齿轮440a、440b尺寸确定并成形为与相应的齿条442a、442b可释放地并同时接合。各齿条442a、442b可以与相应的虚拟或增强现实目镜430a、430b联接。

继续参照图25至27，各对向的臂部件414a、414b包括与其联接的相应引导销444。导引销444定位成紧邻太阳穴区域并且更具体地佩戴者的太阳穴区域和耳部区域之间。各导引销444延伸穿过相应的臂部件孔洞446并由相应的目镜孔洞448接纳。圆筒形突起450从各目镜孔洞448向内延伸。圆筒形突起450尺寸确定和成形为在头戴设备410处于收起或最窄构型时由相应的臂部件孔洞446可滑动地接纳。在一些实施例中，臂部件孔洞446可以包括沉孔或埋头孔以允许导引销444的头部至少与对向的臂部件414a、414b的内表面平齐地就位，从而使导引销444在处于完全收起或最窄构型时和/或在处于完全展开或最宽构型时基本上或完全看不到。此外，在一些实施例中，对向的臂部件孔洞446可以包括与其联接的套管以减小磨损和摩擦，引导或约束头戴设备410的运动。套管可以是被润滑的或未被润滑的。

继续参照图25-27，小齿轮440a、440b经由旋转拨盘436沿顺时针方向的旋转引起小齿轮440a、440b与相应的齿条442a、442b接合。这种接合使虚拟或增强现实目镜430a、430b相对于旋转拨盘436同时并向外移动大致相等的距离。此外，在太阳穴或横向端部处，导引销444在虚拟或增强现实目镜430a、430b相对于对向的臂部件414a、414b向外移动时辅助引导虚拟或增强现实目镜430a、430b。相反地，旋转拨盘436的逆时针旋转引起齿条442a、442b相对于旋转拨盘436同时并向内移动大致相等的距离。类似地，导引销444在虚拟或增强现实目镜430a、430b相对于对向的臂部件414a、414b向内移动时辅助引导虚拟或增强现实目镜430a、430b。

通过操纵调节机构434使虚拟或增强现实目镜430a、430b向内或向外移动，使用者可以方便地控制瞳距IPD。举例而言，在所示的头戴设备410的实施例中，齿条442a、442b尺寸确定和成形为允许虚拟或增强现实目镜430a、430b相对于旋转拨盘436的移动以使得完全展开或最宽构型(图25-27)下的瞳距IPD与完全收起或最窄构型下的瞳距IPD之差介于10mm与约12mm之间。然而，应理解，在一些实施例中，可提供或多或少的调节。

为了允许使用者接近旋转拨盘436，搭接件416包括凹部452，旋转拨盘436的一部分穿过该凹部向外突出。使用者可以转动旋转拨盘436以调节瞳距IPD，直至确定使用者的最佳瞳距IPD。一旦设定最佳瞳距IPD，则可以通过锁扣将各虚拟或增强现实目镜430a、430b锁定在适当位置。锁扣可以包括例如用于阻碍调节机构34和/或目镜430a、430b的移动或以其它方式锁定它们的一个或多个夹具、定位螺钉、夹子或其它紧固件。锁扣可以朝锁定位置被弹簧偏压。

可调节机构434还可以包括用于可释放地附接在搭接件416中的凹部452上的罩盖453。罩盖453可以基本上密封可调节机构434与环境例如水或水分进入隔离开，并且还可以在使用期间选择性地控制对旋转拨盘436的接近。在一些实施例中，罩盖453可以包括当由位于搭接件416的凹部452中的内连接器匹配地接纳时可以扣合到位的外连接器。在另一些实施例中，罩盖453可以包括可向外延伸的任何数量的支柱或桩头。支柱或桩头可以由搭接件416的凹部452中的孔或凹痕接纳以将罩盖453可释放地固定在搭接件416上。如从前文可以理解的，可以使用其它机构来将罩盖453可释放地附接到头戴设备410上。

图28示出处于扩展或最宽构型的虚拟或增强现实头戴设备510的另一示例性实施例。该头戴设备包括框架512和由框架512支承的一对虚拟或增强现实目镜530a、530b。该框架具有对向的臂部件514a、514b、位于对向的臂部件514a、514b中间的搭接件516、和多个直线轨道518a、518b。更具体地，单个直线轨道518a、522b设置于框架512的由中央基准平面524限定出的各对向侧522、524。

同样，一对虚拟或增强现实目镜530a、530b各自具有光学中心532a、532b，其间的距离限定出瞳距IPD。目镜530a、530b与多个直线轨道518a、518b可移动地联接以实现根据需要将瞳距IPD调节成与佩戴者的瞳孔之间的实际瞳距相对应或更紧密地相对应。

头戴设备510还包括与一对虚拟或增强现实目镜530a、530b中的两个目镜联接的调节机构534。图28所示的调节机构包括用于将旋转运动变换为直线运动的直线致动装置560，例如引导螺杆、顶升螺杆、滚珠螺杆、滚珠丝杠、或可以将旋转运动机械地变换为直线运动的其它类型的装置。举例而言，图28示出为了清楚已移除了一些硬件例如控制旋钮、螺母等的引导螺杆。直线致动装置560与一对连杆562a、562b联接。连杆562a、562b相对于彼此并围绕中央基准平面526角向地间隔开。在下端处，连杆562a、562b与相应的直线轨道518a、518b联接。

调节机构534允许使用者通过使虚拟或增强现实目镜530a、530b相对于调节机构534向内或向外移动来操纵瞳距IPD。使用者可以沿顺时针方向转动直线致动装置560的控制旋钮，这引起直线致动装置560的轴的直线伸出。该直线伸出引起连杆562a、562b相对于彼此的角位移的增大，从而引起相应的轨道518a、518b和虚拟或增强现实目镜530a、530b的向外直线平移。相反地，使用者可以沿逆时针方向转动直线致动装置560的控制旋钮，从而以类似方式引起虚拟或增强现实目镜530a、530b的向内移动。

通过将调节机构534收纳在搭接件516内，可以使调节机构534基本上或完全看不到。搭接件516还可以包括用于允许控制旋钮的一部分向外突出的凹部。罩盖可以可释放地附接到搭接件516中的凹部上。罩盖可以基本上密封可调节机构534与环境例如水或水分进入隔离开，并且还可以在使用期间选择性地控制对控制旋钮的接近。在一些实施例中，罩盖可以包括当由位于搭接件516的凹部中的内连接器匹配地接纳时可以扣合到位的外连接器。在另一些实施例中，罩盖可以包括可向外延伸的任何数量的支柱或桩头。支柱或桩头可以由搭接件516的凹部中的孔或凹痕接纳以将罩盖可释放地固定在搭接件516上。如从前文可以理解的，可以使用其它机构来将罩盖可释放地附接到头戴设备510上。

在一些实施例中，本文中描述的调节机构可以被电子机械地控制。一个或多个电动机可以与直线致动装置例如引导螺杆、顶升螺杆、滚珠螺杆、滚珠丝杠等电子-机械地联接。电动机的旋转运动可以通过直线致动装置变换为直线运动以引起虚拟或增强现实目镜的向内或向外移动。电动机可以是伺服电动机、步进电动机或其它类型的电动机。为了控制虚拟或增强现实目镜的移动，电动机可以与电子控制器电连接。电子控制器可以包括用于控制和驱动电动机的微控制器和电动机驱动器。此外，微控制器可以包括微处理器、存储器和多个周边设备以在芯片上形成可应用于各种各样的应用的系统。

在一些实施例中，调节机构可以包括一个或多个压电电动机。一个或多个压电电动机可以包括压电直线致动器，其可以与虚拟或增强现实目镜联接以引起虚拟或增强现实目镜的向内或向外移动。为了控制虚拟或增强现实目镜的移动，压电电动机可以与电子控制器电连接。电子控制器可以包括用于控制和驱动压电电动机的微控制器和压电电动机驱动器。此外，微控制器可以包括微处理器、存储器和多个周边设备以在芯片上形成可应用于各种各样的应用的系统。

此外，上述各种实施例可以组合以提供又一些实施例。2013年10月16日提交的美国专利申请系列号61/891,801全文引用于此作为参考，并且如有必要可以修改实施例的方案以采用本申请的概念来提供又一些实施例。

可以根据上述说明对各实施例做出这些和其它的变更。一般而言，在以下权利要求中，所使用的用语不应当解释为将权利要求局限于在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应当解释为涵盖所有可能的实施例以及为这些权利要求所赋予的等效内容的完整范围。因此还，权利要求不受公开内容限制。

Claims (36)

1.一种虚拟或增强现实头戴设备，包括：

框架，其包括对向的臂部件、位于所述对向的臂部件中间的搭接件、和多个直线轨道，框架的由中央基准平面限定出的每个对向侧设置有至少一个直线轨道；

一对虚拟或增强现实目镜，每个目镜各自具有光学中心，所述一对虚拟或增强现实目镜与所述多个直线轨道可移动地联接以实现所述光学中心之间的瞳距的调节；和

调节机构，其与所述一对虚拟或增强现实目镜中的两个目镜均联接并且可操作成沿与所述多个直线轨道对齐的调节方向同时移动所述一对虚拟或增强现实目镜以调节所述瞳距。

2.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述虚拟或增强现实目镜能在最窄构型和最宽构型之间移动，并且其中所述最宽构型下的瞳距与最窄构型下的瞳距之差介于20mm与约24mm之间。

3.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述调节机构与所述搭接件联接并且包括可操纵的致动器，所述致动器与所述虚拟或增强现实目镜联接以选择性地同时调节每个虚拟或增强现实目镜的直线位置。

4.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述框架还包括用于选择性地将所述虚拟或增强现实目镜固定在沿所述多个直线轨道的选定直线位置的锁件。

5.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述调节机构包括能由使用者手动操作的可操纵的致动器以及将所述可操纵的致动器与所述虚拟或增强现实目镜联接的一个或多个连杆。

6.根据权利要求5所述的头戴设备，还包括：

可选择性地移除的罩盖，其选择性地定位成：阻止使用者接近所述可操纵的致动器，或者，允许使用者接近所述可操纵的致动器。

7.根据权利要求6所述的头戴设备，其中，所述可操纵的致动器被约束成沿垂直于与所述多个直线轨道对齐的调节方向的方向来回平移，并且其中所述可操纵的致动器沿一个方向的移动使所述虚拟或增强现实目镜朝向展开构型移动，而所述可操纵的致动器沿反方向的移动使所述虚拟或增强现实目镜朝向收起构型移动。

8.根据权利要求6所述的头戴设备，其中，使用者能在佩戴所述头戴设备时接近所述可操纵的致动器。

9.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述调节机构包括一个或多个直线致动器。

10.根据权利要求9所述的头戴设备，其中，所述一个或多个直线致动器包括至少一个压电直线致动器。

11.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述搭接件包括鼻梁部件，所述鼻梁部件用于与使用者的鼻梁接合并且将所述虚拟或增强现实目镜支承在使用者的眼睛前方。

12.根据权利要求11所述的头戴设备，其中，所述搭接件还包括基部，并且其中所述鼻梁部件能与所述基部可移除地联接以选择性地将所述虚拟或增强现实目镜锁定在选定位置。

13.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，每个所述虚拟或增强现实目镜呈圆弧形并且包括中间端部和横向端部，所述中间端部定位成紧邻所述框架的搭接件并且所述横向端部定位成紧邻所述对向的臂部件中的相应一个的太阳穴区域。

14.根据权利要求13所述的头戴设备，其中，所述框架在所述中央基准平面的每个对向侧包括相应的圆弧形轮廓，以在所述虚拟或增强现实目镜处于瞳距最小的最窄构型时至少部分地与相应一个所述虚拟或增强现实目镜贴合。

15.根据权利要求13所述的头戴设备，其中，所述多个直线轨道在所述框架的每个对向侧包括至少两个直线轨道以引导相应一个所述虚拟或增强现实目镜，并且其中，对于所述框架的每个对向侧而言，第一个直线轨道位置紧邻所述搭接件以引导相应的虚拟或增强现实目镜的中间端部且第二个直线轨道位置紧邻太阳穴区域以引导相应的虚拟或增强现实目镜的横向端部。

16.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，每个所述虚拟或增强现实目镜都与彼此前后偏置的至少两个直线轨道联接。

17.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述多个直线轨道在所述框架的每个对向侧包括至少两个直线轨道以引导相应一个所述虚拟或增强现实目镜，并且其中，对于所述框架的每个对向侧而言，两个直线轨道位置紧邻搭接件以引导相应的虚拟或增强现实目镜的中间端部并以悬臂方式支承相应的虚拟或增强现实目镜。

18.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述多个直线轨道在所述框架的每个对向侧包括彼此竖直地偏置的至少两个直线轨道以引导相应一个虚拟或增强现实目镜。

19.根据权利要求18所述的头戴设备，其中，对于所述框架的每个对向侧而言，所述至少两个直线轨道和所述臂部件形成叉状结构。

20.根据权利要求18所述的头戴设备，其中，对于所述框架的每个对向侧而言，所述两个直线轨道和所述搭接件的一部分形成支承相应一个虚拟或增强现实目镜的叉状结构。

21.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，每个所述虚拟或增强现实目镜都由目镜下方的单个相应直线轨道支承。

22.根据权利要求21所述的头戴设备，其中，每个相应的虚拟或增强现实目镜在空间中仅通过与目镜下方的单个相应的直线轨道的连接而被支承。

23.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，每个所述虚拟或增强现实目镜都由位于由一对虚拟或增强现实目镜的光学中心限定出的水平面上方的单个相应的直线轨道支承。

24.根据权利要求23所述的头戴设备，其中，每个相应的目镜在空间中仅通过与位于由所述一对虚拟或增强现实目镜的光学中心限定出的水平面上方的所述单个相应的直线轨道连接而被支承。

25.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述框架的搭接件和多个轨道作为单件一体地形成。

26.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述框架的搭接件、对向的臂部件和多个轨道作为单件一体地形成。

27.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述框架还包括中央框架部，所述中央框架部包括所述搭接件，并且其中所述对向的臂部件与所述中央框架部铰接地连接。

28.一种虚拟或增强现实头戴设备，包括：

框架，其包括对向的臂部件、位于所述对向的臂部件中间的搭接件、和跨所述搭接件从所述框架的一侧延伸到所述框架的对向侧的直线轨道；

一对虚拟或增强现实目镜，其各自具有光学中心，所述一对虚拟或增强现实目镜与所述直线轨道可移动地联接以实现所述光学中心之间的瞳距的调节；和

调节机构，其与所述一对虚拟或增强现实目镜中的两个目镜均联接并且可操作成沿与所述直线轨道对齐的调节方向同时移动所述一对虚拟或增强现实目镜以调节瞳距。

29.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，设置于所述框架的每个对向侧的至少一个直线轨道各自形成从对向侧中的一侧延伸到另一侧的复合直线轨道的一部分。

30.根据权利要求1所述的头戴设备，还包括：

一对销，其将相应的虚拟或增强现实目镜与所述对向的臂部件中的相应臂部件可滑动地联接。

31.根据权利要求1所述的头戴设备，还包括：

一对销，其在所述对向的臂部件中的相应臂部件的太阳穴区域和耳部区域之间将相应的虚拟或增强现实目镜与所述对向的臂部件中的相应臂部件可滑动地联接。

32.根据权利要求31所述的头戴设备，其中，每个所述销都附接在所述对向的臂部件中的相应一个上，并且所述虚拟或增强现实目镜各自经由至少一个孔洞可滑动地接纳所述销中的相应一个。

33.根据权利要求32所述的头戴设备，其中，每个所述销都附接在所述对向的臂部件中的相应一个上，并且所述虚拟或增强现实目镜各自经由所述对向的臂部件中的至少一个孔洞可滑动地接纳所述销中的相应一个。

34.根据权利要求33所述的头戴设备，其中，每个所述销都附接在所述对向的臂部件中的相应一个上，并且所述虚拟或增强现实目镜各自经由位于所述对向的臂部件中的相应孔洞中的相应套管可滑动地接纳所述销中的相应一个。

35.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述调节机构包括凹进的拨盘，其枢转地安装成绕旋转轴线旋转，所述旋转轴线平行于所述虚拟或增强现实目镜的各相应主光轴从所述头戴设备的前方向外延伸。

36.根据权利要求1所述的头戴设备，其中，所述调节机构包括罩盖，其能够可释放地附接以选择性地阻止和允许接近所述凹进的拨盘。