CN106575041A - 头带舒适和吻合调整机构 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于以舒适且非侵入式吻合来支撑头戴式设备的头带。在示例中，头带包括将该头带支撑在佩戴者的头部上的第一和第二环部，以及用于收紧该第一和第二环部的调整机构。该调整机构将这些环部向下收紧到期望的吻合，此时调整机构的进一步致动对环部没有影响。

Description

头带舒适和吻合调整机构

背景

头戴式设备(诸如头戴式显示器(HMD))可被用户佩戴以用于增强或虚拟现实体验。目前的用于支撑HMD和其它头戴式设备的头带具有以下缺陷：它们不会均匀地分散或支撑头戴式设备和绕用户的头部的头带的重量。因此，压力点在承担更大负重比例的头部区域上形成，且这些设备变得无法舒适地长时间佩戴。这一缺陷的一个原因在于，用户具有不同的头部大小和形状，且现有设计没有充分考虑这些大小和形状变化。

概述

本技术涉及头带的各实施例。头带可包括绕所述头部的第一环部，以及固定于第一环部并定位于头部上方的可能的第二环部。第一环部和第二环部可以可调整到不同大小且关于彼此进行调整。在实施例中，可提供单个调整机构，用于同时调整绕头环部(在本文中被称为头冠环部(crown loop))和头顶环部(overhead loop)以合适地与用户的头部吻合。在实施例中，头带可被用于支撑HMD以向用户呈现增强或虚拟现实体验，然而在其它实施例中头带可具有其它用途。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。

附图简述

图1是根据本技术的实施例的头带的透视图。

图2是由用户佩戴的包括头冠环部和头顶环部的头带的一实施例的侧视图。

图3是用于调整头冠环部和头顶环部两者的调整机构的放大视图。

图4是用于调整头冠环部和头顶环部两者的调整机构的侧视图。

图5是用于调整头冠环部和头顶环部两者的调整机构的分解透视图。

图6和7是根据本技术的进一步实施例的用于调整头冠环部和头顶环部的调整机构的侧视图。

图8是根据本技术的进一步实施例的包括多个头顶环部和一调节机构的头带。

图9是根据本技术的进一步实施例的包括成角度的头顶环部和一调节机构的头带。

图10是根据本技术的进一步实施例的其中调整机构位于头带后侧的头带。

详细描述

现在将参考附图描述本技术的实施例，其大致涉及用于用舒适且非侵入式的吻合来支撑头戴式设备的头带。头带的实施例包括头冠环部，该头冠环部为在被佩戴在用户的头部上时大致水平的环部。头顶环部，连接至头冠环部以便在被佩戴在用户的头部上时大致竖直。提供了调整机构，该调整机构同时提供对头冠和头顶环部两者的快速且简单的调整。

一般而言，调整机构的收紧旋钮的旋转将头冠环部向下收紧为绕用户的头部贴身且舒适地吻合。一旦在该吻合处，收紧旋钮的进一步旋转对头冠环部没有任何影响。类似地，收紧旋钮将头顶环部向下收紧为在用户的头部上方贴身且舒适地吻合。一旦在最终吻合处，收紧旋钮的进一步旋转对头顶环部没有任何影响。

本技术的调整机构允许不同用户和不同头部大小、形状和舒适偏好的头带的定制吻合。本技术的调整机构还提供了负重分布、沿轴(从前到后)压紧、以及对照头部的侧面的压紧。这种力的分布部分地通过避免压力点(尤其是在诸如举例而言鼻、耳或头顶等对疼痛更敏感的那些区域中)而提供了舒适性。

本文所使用的术语“顶部”和“底部”、“上”和“下”、“垂直”和“水平”、以及“前”和“后”仅仅作为示例和说明的目的，并且不意味着限制本发明的描述，因为所提及的项可在位置和朝向上被互换。同样，如本文所使用的，术语“基本上”、“大致”、和/或“大约”意味着所指定的大小或参数可在对于给定应用而言可接受的制造公差内变化。在一个实施例中，可接受的制造公差是±.25％。

在下面描述的实施例中，头带可被用于支撑提供虚拟和/或增强现实体验的HMD。然而，在替换实施例中，头带可被用于安装其他头戴式设备，诸如手术放大镜、大功率头灯以及其他类型的头戴式设备。

除了舒适度之后，本技术的实施例中的头带保持精确吻合地围绕用户的头部。例如，对于增强和虚拟现实HMD，期望光学器件被维持与用户的眼睛的精确对准，因为即使是轻微的失准可能损害立体效果。通过避免压力点，头带可被安全地保持在位，同时相对大的压力均匀地绕用户的头部分布。

图1是具有耦接于头顶环部104的头冠环部102的头带100的一实施例的透视图。图2是佩戴在用户的头部106上的头带100的侧视图(其中图4中头顶环部104被省略)。头带100可由诸如塑料之类的半刚性材料、或包括例如铝的金属、以及诸如铜-铝-镍合金之类的形状记忆合金构成。在实施例中，半刚性材料可部分或全部容纳于由软材料形成的软垫材料(cushioning material)中。软材料可以是柔韧的以便拉伸或起皱以允许调整半刚性材料的直径。

软垫材料可围绕头冠环部112的内部(面朝头部)部分地或完全地延伸，以便提供与用户的头部106的舒适接触。软垫材料可以例如是或可包括聚氨酯、聚氨酯泡沫、橡胶或塑料或其他聚合物。软垫材料可替换地是或可包括纤维或织物。构想了其它材料。在其它实施例中，构想了，取代两种独立的材料(半刚性元件和软垫材料)，头带100由单一材料构成，该单一材料是半刚性的，同时能舒适地抵靠用户的头部。

头冠环部102可包括套管段102a和102b，它们一起被吻合以使得段102a可吻合在段102b内并相对于段102b平移。内部段102a被固定到线缆108，线缆108进而包绕调整机构110的一部分。调整机构在第一方向上的旋转绷紧线缆108以将内部段102a进一步拉到外部段102b内以减小头冠环部102的直径。反过来，调整机构在与第一方向相反的第二方向上的旋转放松线缆108，允许内部段102a部分地从外部段102b抽出以放松头冠环部102(增加其直径)。调整机构的细节在下面提供。

头冠环部104也可包括套管段104a和104b，它们一起被吻合以使得段104a可吻合在段104b内并相对于段104b平移。内部段104a被固定到线缆112，线缆112进而包绕调整机构110的一部分。调整机构在第一方向上的旋转绷紧线缆112以将内部段104a进一步拉到外部段104b内以减小头顶环部104的直径。反过来，调整机构在第二方向上的旋转放松线缆112，允许内部段104a部分地从外部段104b抽出以放松头顶环部104(增加其直径)。

参考图2，头顶环部104可相对于头冠环部102成固定角度α被提供。在一个示例中，角度α可为85°。以此方式，头顶环部104可被竖直地穿戴(即，在竖直平面中)在用户的头部上，而头冠环部关于水平面以5°的小角度倾斜。要理解，在其它实施例中，头带100的定向可以改变，且角度α可以大于或小于85°。如同下面解释的，在进一步实施例中可使得角度α可变。

现在参考图3-5，本技术的方面涉及调整机构110，其允许同时拉紧头冠环部和头顶环部102、104两者。调整机构还自动调整头冠环部和头顶环部以针对具有不同头部大小的不同用户合适地吻合。参考图4和5，调整机构110包括手动致动器，在实施例中，手动致动器可以是可旋转收紧轮120和杆122。杆122固定地安装到收紧轮120并从收紧轮120延伸。收紧轮120和杆122可绕旋转轴124同心。

调整机构110进一步包括至少一对收紧和滑动组件。在实施例中，收紧和滑动组件可以是用于收紧头冠环部102(减小其直径)的第一摩擦离合器126，以及用于收紧头顶环部104(减小其直径)的第二摩擦离合器128。第一和第二摩擦离合器126、128可以摩擦地安装在杆122上，并由杆帽130维持在杆上。帽130可固定地安装到杆122末端。如图5所指示的，头冠环部102中的线缆108的一末端可固定于第一摩擦离合器126。头顶环部104中的线缆112的一末端可固定于第二摩擦离合器128。

第一摩擦离合器126可包括容纳杆122以将第一摩擦离合器126固定到杆122和收紧轮120的中央孔136。在实施例中，第一摩擦离合器126并非固定地安装到杆122，而是通过离合器126和杆122之间的第一摩擦力来阻止离合器126和杆122之间的相对滑动。

离合器126经由线缆108耦接于头冠环部102。提供第一预定义摩擦力，以使得当头冠环部松弛地绕用户的头部时，当收紧轮120被手动旋转时，离合器126将与杆122一起旋转。此旋转使线缆108包绕离合器126以绕用户的头冠收紧头冠环部102。

当头冠环部102收紧时，头冠环部102对离合器126的力增大，且离合器126在杆122上施加的扭矩增大。在收紧轮120旋转期间的某点，离合器120对杆122施加的扭矩克服第一摩擦力的阻力阈值，并且在离合器126和杆122之间发生滑动。此时，收紧轮120和杆122在相同方向上的进一步旋转将不会进一步收紧头冠环部102。

第一摩擦力由提供头冠环部102的期望吻合和舒适的压力限定。也就是说，第一摩擦力被选择，以使得离合器126在头冠环部102在向用户的头部的至少一些部分施加阈值接触压力时滑动，所述阈值接触压力可被预定义。从而，收紧轮120的旋转自动建立期望的头冠环部压力，但是不超出该期望的压力。在实施例中，阈值压力可改变。其可以是因子集合或者由用户改变。

值得注意，阈值压力不依赖于用户的头部的大小。具有较大头部的用户将以收紧轮120的相对少的转数达到阈值压力，此时离合器126在杆122被进一步旋转时滑动。相反，具有较小头部的用户将以收紧轮的更多的转数达到阈值压力，此时离合器126在杆122被进一步旋转时滑动。以此方式，头冠环部102的适当吻合针对用户被自动建立，而不管用户头部大小。

第二摩擦离合器128可包括容纳杆122以将第二摩擦离合器128固定到杆122和收紧轮120的中央孔138。与离合器126相同，离合器128并非固定地安装到杆122，而是通过离合器128和杆122之间的第二摩擦力来阻止离合器126和杆122之间的相对滑动。

离合器128经由线缆112耦接于头冠环部104。为离合器128提供第二预定义摩擦力，以使得当头冠环部104松弛地在用户的头部上时，当收紧轮120被手动旋转时，离合器128将与杆122一起旋转。此旋转使线缆112包绕离合器128以在用户的头顶上收紧头顶环部104。

当头顶环部104收紧时，头顶环部104对离合器128的力增大，且离合器128在杆122上施加的扭矩增大。在收紧轮120旋转期间的某点，离合器128对杆122施加的扭矩克服第二摩擦力的阻力阈值，并且在离合器128和杆122之间发生滑动。此时，收紧轮120和杆122在相同方向上的进一步旋转将不会进一步收紧头顶环部104。

第二摩擦力由提供头顶环部104的期望吻合和舒适的压力限定。也就是说，第一摩擦力被选择，以使得离合器126在头顶环部104在向用户的头部的至少一些部分施加阈值接触压力时滑动，所述阈值接触压力可被预定义。从而，收紧轮120的旋转自动建立期望的头顶环部压力，但是不超出该期望的压力。在实施例中，阈值压力可改变。其可以是因子集合或者由用户改变。

值得注意，阈值压力不依赖于用户的头部的大小。具有较大头部的用户将以收紧轮120的相对少的转数达到阈值压力，此时离合器128在杆122被进一步旋转时滑动。相反，具有较小头部的用户将以收紧轮的更多的转数达到阈值压力，此时离合器128在杆122被进一步旋转时滑动。以此方式，头冠环部102的适当吻合针对用户被自动建立，而不管用户头部大小。

头冠环部102的阈值压力(在该压力下在离合器126中发生滑动)可以或可以不与头顶环部104的阈值压力(在该压力下离合器128中发生滑动)相同。如此，第一和第二预定义摩擦力可以相同或不同。

要理解，在进一步实施例中收紧和滑动组件可具有其它配置，以在由头冠环部102和头顶环部104产生的阈值阻力处滑动。在一个此类进一步实施例中，头冠环部和头顶环部中的每一者的收紧和滑动组件可以是经由摩擦轴承安装到轴122的盘。线缆(例如头冠环部102的线缆108)可固定到盘。摩擦轴承可具有固定地安装到杆122的第一部分以及固定地安装到盘的第二部分。第一和第二部分可被提供以抵抗关于彼此的旋转，直到由于收紧头冠环部的力而达到阻力阈值为止。此时，摩擦轴承内的旋转发生。可在离合器128中提供相同的摩擦轴承。

在进一步实施例中，取代线缆108/112包绕摩擦离合器，收紧和滑动组件可以是摩擦齿条(rack)和小齿轮(pinion)构造。在这样的实施例中，收紧轮的旋转使小齿轮旋转，这进而将齿条平移以收紧线缆108/112，直到在头冠/头顶环部中实现期望的预定压力。在其它实施例中，齿条和小齿轮也可取代线缆。可以替换地使用其它传动构造。

摩擦离合器的直径可决定摩擦离合器多快地将环部102、104收紧到其期望的阈值压力。在实施例中，可能期望将头冠环部102收紧到期望的阈值压力，且随后将头顶环部104收紧到期望的阈值压力。因此，在实施例中，离合器126可具有比离合器128更大的直径，如图4和5中所示。然而，在实施例中，离合器126和128可以是相同大小的，如图6所示，以使得头冠和头顶环部按相同速率收紧。在其它实施例中，离合器128可具有比离合器126更大的直径，如图7中所示，以使得头顶环部比头冠环部更快地收紧。

再次参考图1，调整机构可在头带100的左侧或右侧之一处在头顶环部104与头冠环部102相交的位置处提供。如上所述，头顶环部104可以相对于头冠环部102在固定位置。然而，在其它实施例中，头顶环部104可以可枢转地安装到头冠环部102。在这样的实施例中，头顶环部104可被安装在处于头冠环部102的相对侧的一对枢转点处。在实施例中这些枢转点之一可以是调整机构110的杆122，但是在其它实施例中枢转点可以独立于调整机构110。

在上面描述的示例中，头带包括头冠环部102和单个头顶环部104。然而，在其它实施例中，可能有多个头顶环部。图8图示了三个头顶环部140、142和144的示例。要理解，在其它实施例中，可以存在两个头顶环部或多于三个头顶环部。调整机构110可包括用于头冠环部和每个头顶环部140、142和144的摩擦离合器，每个均连接到套管环部中的线缆。以此方式，在旋转收紧轮122时，每个环部可同时被收紧到一个或多个阈值压力，如上所述。

在示例中，头冠和头顶环部102、104可具有在18mm到25mm之间的宽度，然而在其它实施例中该宽度可在该范围之外改变。在实施例中，头带的厚度也可以改变，但是在示例中，该厚度可以为2mm到5mm。

在上述实施例中，头带100的头冠环部102可以是大体扁平的。即，头冠环部102可具有上边缘和下边缘，每个边缘存在于彼此平行的平面中。在其它实施例中，诸如图9中所示，头冠环部102可包括前段和后段150、152，每一段相对于彼此成一角度。不连续的角度允许前段150在用户的头部上比扁平头冠环部102的前部穿戴得更高。对于一些用户，这可能是更舒适地吻合。

在上面描述的实施例中，调整机构110被定位在头带100的一侧。然而，要理解，在其它实施例中，调整机构110可被定位在其它位置。在图10中示出的一个这样的示例中，调整机构110被定位在头带100的后部中。在这样的实施例中，收紧轮120可被旋转以收紧线缆108并将头冠环部102的直径向下调整到绕用户的头部的期望的阈值压力，如上所述。头顶环部内的线缆112也可经由皮带轮(pulley)160被连接到调整机构110。从而，收紧轮120可被旋转以也收紧线缆112并将头顶环部104的直径向下调整到用户的头部上的期望的阈值压力，如上所述。使用皮带轮160，单个调整机构110可被用来将头冠和头顶环部102、104两者同时调整到期望的压力。

总而言之，在第一示例中，本技术涉及一种头带，包括：适于与佩戴者的头部的第一部分接触地被穿戴的第一环部；适于与佩戴者的头部的第二部分接触地被穿戴的第二环部；以及调整机构，所述调整机构包括用于手动收紧所述第一环部和所述第二环部的手动致动器，当所述第一环部达到与所述佩戴者的头部的第一部分的阈值接触压力时，所述第一环部的收紧停止而所述手动致动器的致动继续。

在第二示例中，本技术涉及一种头带，包括：适于与佩戴者的头部的第一部分接触地被穿戴的第一环部；适于与佩戴者的头部的第二部分接触地被穿戴的第二环部；以及调整机构，所述调整机构用于将所述第一环部收紧到在所述佩戴者的头部的第一部分上的第一阈值接触压力，所述调整机构阻止所述第一环部的收紧超过所述第一阈值接触压力，所述调整机构用于在收紧所述第一环部的同时将所述第二环部收紧到在所述佩戴者的头部的第二部分上的第二阈值接触压力，所述调整机构阻止所述第二环部的收紧超出所述第二阈值接触压力。

在一进一步示例中，本技术涉及一种头带，包括：适于与佩戴者的头部的第一部分接触地被穿戴的第一环部；适于与佩戴者的头部的第二部分接触地被穿戴的第二环部；以及调整机构，所述调整机构包括：手动致动器，固定到所述第一环部的一部分的第一收紧和滑动组件，以使得所述第一收紧和滑动组件的致动使所述第一环部对着所述佩戴者的头部的第一部分收紧，所述第一收紧和滑动组件也固定于所述手动致动器以使得所述手动致动器的致动致动所述第一收紧和滑动组件，直到所述第一收紧和滑动组件上的来自所述第一环部的收紧的力超出第一阈值为止，此时所述手动致动器的进一步致动不再致动所述第一收紧和滑动组件，以及耦接到所述第二环部的一部分的第二收紧和滑动组件，以使得所述第二收紧和滑动组件的致动使所述第二环部对着所述佩戴者的头部的第二部分收紧，所述第二收紧和滑动组件也固定于所述手动致动器以使得所述手动致动器的致动致动所述第二收紧和滑动组件，直到所述第二收紧和滑动组件上的来自所述第二环部的收紧的力超出第二阈值为止，此时所述手动致动器的进一步致动不再致动所述第二收紧和滑动组件。

在另一示例中，本发明技术涉及一种头带，所述头带包括：适于与佩戴者的头部的第一部分接触地被穿戴的第一环部；适于与佩戴者的头部的第二部分接触地被穿戴的第二环部；以及用于将所述第一环部收紧到在所述佩戴者的头部的第一部分上的第一阈值接触压力的装置，所述装置阻止所述第一环部的收紧超过所述第一阈值接触压力，以及用于在收紧所述第一环部的同时将所述第二环部收紧到在所述佩戴者的头部的第二部分上的第二阈值接触压力的装置，所述装置阻止所述第二环部的收紧超出所述第二阈值接触压力。

尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。

Claims (15)

1.一种头带，包括：

适于与佩戴者的头部的第一部分接触地被穿戴的第一环部；

适于与佩戴者的头部的第二部分接触地被穿戴的第二环部；以及

调整机构，所述调整机构包括用于手动收紧所述第一环部和所述第二环部的手动致动器，当所述第一环部达到与所述佩戴者的头部的第一部分的阈值接触压力时，所述第一环部的收紧停止而所述手动致动器的致动继续。

2.如权利要求1所述的头带，其特征在于，所述调整机构在所述手动致动器致动时同时收紧所述第一环部和所述第二环部两者。

3.如权利要求1所述的头带，其特征在于，所述阈值接触压力包括第一阈值接触压力，且其中在所述第二环部达到与所述佩戴者的头部的第一部分的第二阈值接触压力时，所述第二环部的收紧停止而所述手动致动器的致动继续。

4.如权利要求3所述的头带，其特征在于，在所述第二环部达到所述第二阈值接触压力之前所述调整机构将所述第一环部收紧到所述第一阈值接触压力。

5.如权利要求3所述的头带，其特征在于，所述第一阈值接触压力和所述第二阈值接触压力彼此相同。

6.如权利要求3所述的头带，其特征在于，所述第一阈值接触压力和所述第二阈值接触压力彼此不同。

7.如权利要求3所述的头带，其特征在于，在所述第二环部达到所述第二阈值接触压力的同时所述调整机构将所述第一环部收紧到所述第一阈值接触压力。

8.一种头带，包括：

适于与佩戴者的头部的第一部分接触地被穿戴的第一环部；

适于与佩戴者的头部的第二部分接触地被穿戴的第二环部；以及

调整机构，所述调整机构用于将所述第一环部收紧到在所述佩戴者的头部的第一部分上的第一阈值接触压力，所述调整机构阻止所述第一环部的收紧超过所述第一阈值接触压力，所述调整机构用于在收紧所述第一环部的同时将所述第二环部收紧到在所述佩戴者的头部的第二部分上的第二阈值接触压力，所述调整机构阻止所述第二环部的收紧超出所述第二阈值接触压力。

9.如权利要求8所述的头带，其特征在于，进一步包括适于与穿戴者的头部的第三部分接触的第三环部，所述调整机构将所述第三环部收紧到所述穿戴者的头部的第三部分上的第三阈值接触压力，所述调整机构阻止所述第三环部的收紧超出所述第三阈值接触压力。

10.如权利要求8所述的头带，其特征在于，在所述第二环部达到所述第二阈值接触压力之前所述调整机构将所述第一环部收紧到所述第一阈值接触压力。

11.如权利要求8所述的头带，其特征在于，所述第一阈值接触压力和所述第二阈值接触压力彼此相同。

12.如权利要求8所述的头带，其特征在于，所述第一阈值接触压力和所述第二阈值接触压力彼此不同。

13.一种头带，包括：

适于与佩戴者的头部的第一部分接触地被穿戴的第一环部；

适于与佩戴者的头部的第二部分接触地被穿戴的第二环部；以及

调整机构，所述调整机构包括：

手动致动器，

耦接到所述第一环部的一部分的第一收紧和滑动组件，以使得所述第一收紧和滑动组件的致动使所述第一环部对着所述佩戴者的头部的第一部分收紧，所述第一收紧和滑动组件也固定于所述手动致动器以使得所述手动致动器的致动致动所述第一收紧和滑动组件，直到所述第一收紧和滑动组件上的来自所述第一环部的收紧的力超出第一阈值为止，此时所述手动致动器的进一步致动不再致动所述第一收紧和滑动组件，以及

耦接到所述第二环部的一部分的第二收紧和滑动组件，以使得所述第二收紧和滑动组件的致动使所述第二环部对着所述佩戴者的头部的第二部分收紧，所述第二收紧和滑动组件也固定于所述手动致动器以使得所述手动致动器的致动致动所述第二收紧和滑动组件，直到所述第二收紧和滑动组件上的来自所述第二环部的收紧的力超出第二阈值为止，此时所述手动致动器的进一步致动不再致动所述第二收紧和滑动组件。

14.如权利要求13所述的头带，其特征在于，所述第一收紧和滑动组件包括摩擦地与所述手动致动器的杆啮合的摩擦离合器，所述摩擦离合器上的来自所述第一环部的超出所述第一阈值的力引起所述摩擦离合器和所述杆之间的相对滑动。

15.如权利要求13所述的头带，其特征在于，所述第一收紧和滑动组件包括摩擦轴承，所述摩擦轴承包括摩擦地与第二部分啮合的第一部分，所述摩擦轴承上的来自所述第一环部的超出所述第一阈值的力引起所述第一部分和所述第二部分之间的相对滑动。