CN110249254B - 用于头戴式显示器的可互换光学器件 - Google Patents

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Abstract

提供一种头戴式显示器，其是模块化的并配置成固定到头戴物品。头戴式显示器可以包括特定应用所需的部件的选择，例如显示器悬臂、相机、麦克风、位置跟踪部件等，并且可以包括用于将部件的选择固定到头戴物品的附接机构。头戴式显示器可以包括具有对应显示特性的显示模块，该显示特性提供适合于特定应用的视觉显示和/或显示功能。显示模块可以包括非透明的微显示器和/或至少部分透明的波导光学器件，并且可以被配置为为用户提供增强现实显示器。

Description

用于头戴式显示器的可互换光学器件
技术领域
技术领域涉及头戴式显示器。
背景技术
头戴式显示器有时用于允许用户将技术安装在头部上或头部周围，从而允许用户更容易和灵活地运输和使用不同的技术。头戴式显示器还允许用户与该技术进行交互，同时保持从事其他任务。然而，在特定情况下，需要具有更大灵活性、模块性和可安装性等的头戴式显示器。
发明内容
本发明内容旨在以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的本公开的详细描述部分中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
简言之，并且在高水平上，本公开尤其描述了具有模块化设计的头戴式显示器，其允许以可互换的方式使用多个不同的部件，并且另外描述了用于将头戴式显示器固定到用于特定应用(例如，需要头部、眼睛、耳朵保护)的头戴物品的附接机构等。与头戴式显示器一起使用的示例性部件可包括例如计算机处理器、显示器悬臂、相机和/或显示模块。显示模块可以可释放地附接到头戴式显示器，并且可以被配置为提供所选择的显示特性。可以使用不同的显示模块来提供不同的显示特性和功能，并且因此，提供了可以在各种不同应用中使用的头戴式显示器。
在本公开的一个实施例中，提供了一种头戴式显示器。头戴式显示器包括基座、显示器悬臂、显示模块、一个或多个计算机处理器、电源和附接机构，显示器悬臂具有第一端和第二端的显示器悬臂，显示器悬臂在第二端可移动地联接到基座，显示模块连接到显示器悬臂的第一端，一个或多个计算机处理器通信地联接到显示模块，附接机构用于将显示模块、显示器悬臂、一个或多个计算机处理器和电源可释放地固定到头戴物品。附接机构包括一个或多个刚性联接元件和一个或多个固定带，所述固定带联接到一个或多个刚性联接元件，用于围绕头戴物品固定。
在本技术的另一个实施例中，提供了一种头戴式显示器。头戴式显示器包括：显示器悬臂，包括第一端和第二端；显示模块，在第一端和第二端之间连接到显示器悬臂；一个或多个计算机处理器，通信地连接到显示模块，电源连接到一个或多个计算机处理器和显示模块，以及用于将显示模块，显示器悬臂，一个或多个计算机处理器和电源可释放地固定到头饰物品上的连接机构。附接机构包括一个或多个刚性联接元件和一个或多个固定带，所述固定带联接到一个或多个刚性联接元件，用于围绕头戴物品固定。一个或多个刚性联接元件包括至少第一刚性联接元件和第二刚性联接元件，第一刚性联接元件具有固定到显示器悬臂的第一端的第一可旋转联接器，第二刚性联接元件具有固定到显示器悬臂的第二端的第二可旋转联接器。
在本技术的另一个实施例中，提供了一种头戴式显示器。该头戴式显示器包括：显示器悬臂，包括第一端和第二端；显示模块，在第一端联接到显示器悬臂；以及消音耳罩组件，在第二端联接到显示器悬臂，该消音耳罩组件包括可移动地彼此联接的第一部分和第二部分，该消音耳罩组件可在第一配置和第二配置之间调节。在第一配置中，第一部分和第二部分相对于彼此处于第一位置。在第二配置中，第一部分和第二部分相对于彼此处于第二位置。头戴式显示器还包括通信地联接到显示模块的一个或多个计算机处理器以及连接到一个或多个计算机处理器和显示模块的电源。
在本技术的另一个实施例中，提供了一种具有可互换部件的头戴式显示器。头戴式显示器包括第一显示模块、一个或多个计算机处理器、电源以及可释放联接器，第一显示模块具有第一对应显示特性，显示器悬臂包括第一端和第二端并且可移动地联接到位于第二端的基座，一个或多个计算机处理器通信地联接第一显示模块，电源连接到一个或多个计算机处理器。可释放联接器包括第一可配合联接器和第二可配合联接器，第一可配合联接器位于显示器悬臂的第一端，第二可配合联接器位于第一显示器模块上。第一可配合联接器和第二可配合联接器可释放地彼此固定。
在本技术的另一个实施例中，提供了一种具有可互换部件的头戴式显示器。头戴式显示器包括第一显示模块、一个或多个计算机处理器、电源以及可释放联接器，第一显示模块具有第一对应显示特性并且配置为提供多个观看状态，显示器悬臂包括第一端和第二端并且可移动地联接到位于第二端的基座，一个或多个计算机处理器通信地联接第一显示模块，电源连接到一个或多个计算机处理器。可释放联接器包括第一可配合联接器和第二可配合联接器第一可配合联接器位于显示器悬臂的第一端，第二可配合联接器位于第一显示器模块上。第一可配合联接器和第二可配合联接器可释放地彼此固定。
在本技术的另一个实施例中，提供了一种调整头戴式显示器的方法。该方法包括：提供头戴式显示器，该头戴式显示器包括：显示器悬臂、一个或多个计算机处理器、电源、第一显示模块和可释放联接器，该显示器悬臂具有第一端和第二端并且可移动地联接到位于第二端的基座，该第一显示模块配置成提供多个观察状态，该可释放联接器包括第一可配合联接器和第二可配合联接器，该第一可配合联接器位于显示器悬臂的第一端处，并且该第二可配合联接器位于第一显示模块上。该方法还包括：通过将第一可配对联接器固定到第二可配对联接器来可释放地将第一显示模块固定到显示器悬臂。
如在本公开中使用的，术语“显示模块”包括与头戴式显示器一起使用的任何部件，该头戴式显示器被配置为提供对用户可观看的显示特性。“显示特性”包括任何可观看特性，例如显示状态(例如，透明、部分透明、不透明、选择性透明、交互式、文本/图像/视频呈现等)，显示类型(例如，光学器件、波导光学器件、数字显示器，微显示器(例如，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、数字光处理(DLP)显示器等)或其任何组合等)，显示配置(例如，相同或不同类型的一个或多个显示部分，不同角度的显示部分，不同布置中的显示部分等)，和/或显示部分的技术规格(例如，分辨率、每英寸像素数、尺寸、视差、对比度、颜色深度、刷新率等)，以及其他显示特性。前述实施例旨在是示例性而非限制性的。
如在本公开中使用的，术语“附接机构”包括部件中的任何一个或组合，该部件分离或互连的，被配置成将例如本文所讨论的那些的头戴式显示器的各种部件可释放地固定、附接、贴附、连接、安装和/或悬挂于头戴物品和/或用户的头部。附接机构可包括一个或多个带、夹子、基于弹簧的元件、基于螺钉的元件、公-母连接器、可弹性变形的元件、按钮、钩子、钩环紧固件、张紧机构(例如，偏置元件)、粘合剂和/或悬挂元件(例如，悬挂件、钩子、带子、线束等)。前述实施例旨在是示例性而非限制性的。
附图说明
这里参考附图详细描述本技术，附图是示例性的而非限制性的，其中：
图1是根据本技术的实施例的与头戴式显示器一起使用的示例性计算环境；
图2A是根据本技术的实施例的安装在头戴物品上的示例性头戴式显示器；
图2B是根据本技术的实施例的图2A中所示的头戴式显示器的分解版本；
图2C描绘了根据本技术的实施例的图2A-2B的头戴式显示器，其中显示器悬臂在不同位置之间移动；
图3A-3B描绘了根据本技术的实施例的用于头戴式显示器的显示器悬臂的示例性可移动联接器；
图3C描绘了根据本技术的实施例的用于头戴式显示器的显示器悬臂的可释放联接器的局部剖视图；
图3D描绘了根据本技术的实施例的用于释放显示器悬臂的图3C中的可释放联接器；
图4A是根据本技术的实施例的头戴式显示器的附接机构的带的成角度的透视剖视图；
图4B是根据本技术的实施例的头戴式显示器的部件的局部剖视图，该部件构造成用于固定到图4A中所示的带子。
图5A描绘了根据本技术的实施例的示例性的基于弹簧的张紧机构；
图5B描绘了根据本技术的实施例的示例性的基于螺钉的张紧机构；
图5C描绘了根据本技术的实施例的可弹性变形的张紧机构；
图6A描绘了根据本技术的实施例的用于显示器悬臂的可释放联接器的局部剖视图；
图6B描绘了根据本技术的实施例的图6A的可释放联接器，其被接合以释放显示器悬臂的一部分；
图7A-7B描绘了根据本技术的实施例的用于头戴式显示器的示例性的基于带的张紧机构；
图8A-8B描绘了根据本技术的实施例的安装在头戴物品上的示例性头戴式显示器；
图9A-9B描绘了根据本技术的实施例的示例性显示模块；
图10描绘了根据本技术的实施例的安装在头戴物品上的示例性头戴式显示器；
图11描绘了根据本技术的实施例的附接到头戴物品的线束联接部件；
图12A-12B描绘了根据本技术的实施例的在没有显示器悬臂的情况下的示例性消声耳罩组件；
图13A-13B描绘了根据本技术的实施例的图12A-12B中所示的消音耳罩组件的局部剖视图；
图14A-14B描绘了根据本技术的实施例的图12A-12B的消音耳罩组件，其中显示器悬臂安装在不同的位置；
图15A-15B描绘了根据本技术的实施例的用于显示模块的示例性可释放联接器；
图16A-16C描绘了根据本技术的实施例的各种显示模块，每个显示模块具有不同的显示特性；
图17A-17B描绘了根据本技术的实施例的具有多个显示部分的显示模块；
图18A-18B描绘了根据本技术的实施例的具有可互换显示部分的显示模块；
图19描绘了根据本技术的实施例的具有提供不同观看状态的第一和第二显示部分的显示模块；
图20A-20B描绘了根据本技术的实施例的具有提供不同观看状态的公共显示部分的显示模块；和
图21是根据本技术的实施例的调整头戴式显示器的示例性方法的框图。
具体实施方式
在本公开中具体描述了本技术的主题以满足法定要求。然而，该描述并非旨在限制其范围。相反，所要求保护的主题可以以其他方式体现，以结合其他现有或未来的技术而包括不同的步骤、步骤的组合、特征和/或特征的组合，类似于本公开中描述的那些。此外，虽然术语“步骤”和“块”可以用于表示所采用的方法的不同元素，但是这些术语不应被解释为暗示各个步骤或块之间或之中的任何特定顺序，除非个别步骤或块的顺序被明确描述和要求。
在高水平上，本技术大体涉及头戴式显示器，以及其部件、配置和用途。示例性头戴式显示器可以包括模块化配置中的部件选择，并且还可以包括用于将部件选择固定到头戴物品(例如，头盔)的附接机构，从而允许头戴式显示器可用于各种不同的应用。另外，用于头戴式显示器的显示模块可以是可互换的，并且可以基于期望的相应显示特性来选择。
首先转到图1，提供了适用于本技术的实施例的示例性计算设备2的框图。计算设备2包括总线18，其可以直接或间接地将各种部件联接在一起，各种部件包括存储器4、处理器6、呈现部件8、无线电件10、输入/输出(I/O)端口12，输入/输出(I/O)部件14和电源16。应当注意，尽管图1中描绘的一些部件以单数形式示出，但它们可以是多个。例如，计算设备2可以包括多个处理器和/或多个无线电件。还应注意，可以为计算设备2提供附加或替代部件，并且图1中所示的配置仅仅是示例性的。
存储器4可以采用这里描述的存储器部件的形式。因此，将不提供进一步的详细说明，但应注意，存储器4可包括能够存储信息的任何类型的有形介质，例如数据库。数据库可以包括记录、数据和/或其他信息的任何集合。在一个实施例中，存储器4可以包括一组具体的计算机可执行指令，其当被执行时，促进本文公开的各种功能或步骤。这些具体的指令的将简称为“指令”或“应用”。
处理器6实际上可以是多个处理器，其接收指令并相应地处理它们。呈现部件8可以包括显示器、扬声器和/或可以通过视觉、听觉和/或其他触觉提示呈现信息的部件(例如，显示器、屏幕、灯、发光二极管(LED)、图形用户界面(GUI)、甚至是点亮的键盘)。
无线电件10可以促进与网络的通信，并且可以附加地或替代地促进其他类型的无线通信，例如Wi-Fi、WiMAX、LTE、蓝牙和/或其他VoIP通信。无线电件10可以被配置为支持多种技术，和/或多个无线电件可以被配置和利用以支持多种技术。
输入/输出(I/O)端口12可以采用各种形式。示例性I/O端口可以包括USB插孔、立体声插孔、红外端口、火线端口和/或其他专有通信端口。输入/输出(I/O)部件14可以包括一个或多个键盘，麦克风，扬声器，触摸屏和/或可用于直接或间接地向计算设备2输入数据或从计算设备2输出数据的任何其他物品。
电源16可以包括电池、燃料电池和/或可以用作电源的任何其他部件，以向计算设备2或其他部件供电，包括通过一个或多个电连接件或联接器。电源16可以被配置为独立地和/或同时地选择性地向不同的部件供电。
参考图2A-2B，提供了根据本技术的实施例的示例性头戴式显示器20。头戴式显示器20包括显示模块24，显示器悬臂26，联接到显示器悬臂26的基座28，电源30，通信部件40，和安装在头戴件22上的电子模块32。在图2A-2B中，头戴件22是头盔，但头戴式显示器20也可以配置成固定到其他类型的头戴件上。
头戴式显示器20还包括附接到电子模块32的相机38。电子模块32提供头戴式显示器20的一个或多个部件(例如，计算机处理器、存储器、位置跟踪部件、通信部件等)的合并。然而，应该注意的是，与电子模块32相关联的部件也可以分布在头戴式显示器20周围的其他位置，并且根据需要可通信地彼此连接，而不是如图2A-2B所示的那样合并。
显示器悬臂26包括联接到显示模块24的第一端44和联接到基座28的第二端46。显示模块24包括至少一个显示部分42并提供相应的显示特性。在一个实施例中，显示部分42可以包括至少部分透明的波导光学器件，用于提供增强现实显示器，在该增强现实显示器上可以与实时观看环境交互地显示文本、图像和/或其他对象。
显示模块24和显示器悬臂26通过可释放联接器48(其非限制性示例在图15A-15B中示出)彼此固定。可释放联接器48包括附接到显示器悬臂26的第一端44的第一可配合联接器50和附接到显示器模块24的第二可配合联接器52。显示模块24可以与其他显示模块互换，每个显示模块具有单独的可配合联接器，该可配合联接器也可释放地固定到第一可配合联接器50(例如，通过具有与第二可配合联接器器52类似的配置)。其他显示模块还可以提供与显示模块24不同的相应显示特性。
显示器悬臂26的第二端46通过可移动联接器56可移动地联接到基座28。显示器悬臂26还包括第一和第二可移动接头58、60，它们组合地提供显示模块24相对于基座28的铰接。显示器悬臂26还包括第一和第二可释放联接器62、64，其允许显示器悬臂26的部分被拆卸，以便允许模块化配置。应该注意的是，根据头戴式显示器的所需功能和配置，可以使用或不使用图2A-2B中所示的第一和第二可移动接头58、60以及第一和第二可释放联接器62、64。
头戴式显示器20还包括附接机构66，该附接机构66构造成将头戴式显示器20的部件(例如，电子模块32、显示器悬臂26、电源30等)附接到头戴件22。附接机构66包括刚性联接元件68和带70，其可以一起使用以将头戴式显示器20的各种部件固定到头戴件22。如图2B所示，每个刚性联接元件68可包括用于接合头戴件22的边缘的凹形(即，凹入)通道72，另外，张紧机构74可与刚性联接元件68中的一个或多个刚性一起使用，以用于将相应的刚性联接元件68抵着头戴件22固定。图2A-2B中所示的头戴式显示器20还包括附接到显示模块24的麦克风78。麦克风78可替代地定位在显示器悬臂26上，并且可被配置为从用户接收音频输入并与头戴式显示器20的一个或多个计算机处理器和/或通信部件通信。
头戴式显示器20的任何部件可以彼此通信地互连。为此，可以使用无线连接(例如，蓝牙)和/或有线连接来提供部件之间的通信，该有线联接例如图2A-2B中所示的有线连接80，其可以根据需要延伸通过头戴式显示器20的任何部分以到达不同的部件。头戴式显示器20还可以被配置用于使用通信的通信部件而通过网络进行无线通信，网络例如蜂窝、Wi-Fi、蓝牙和/或卫星网络，以及任何其他无线通信模式，该通信部件通信地连接到与头戴式显示器20相关联的计算机处理器。通信部件(例如，其可以包括无线电件和天线)还可以被配置为结合位置跟踪部件，通过信号三角测量、全球定位系统(GPS)信号或其他跟踪方法提供头戴式显示器20的位置跟踪能力。另外，需要电力的头戴式显示器20的每个部件可以通过延伸通过头戴式显示器20的各个部分的一个或多个电缆连接到电源30。
参照图2C，根据本技术的实施例，图2A-2B中所示的头戴式显示器20的显示器悬臂26设置在多个位置。在图2C中，显示器悬臂26从第一位置82移动到第二位置84。第一位置82可以被认为是观看位置，在该观看位置，显示模块24至少部分地在用户的面部之前，并且第二位置84可以被认为是缩回位置，在该缩回位置，显示模块24远离用户的面部。第一和第二位置82、84中的至少一个可以是用户可配置的，并且可以导致头戴式显示器20的一个或多个部件的激活、停用和/或改变操作。
在这方面，头戴式显示器20可以被配置为使得部件和其功能可以根据显示器悬臂26是处于第一位置82还是第二位置84而改变。例如，当显示器悬臂26处于第一位置82时，显示模块24，包括其任何部件(例如，麦克风、眼睛跟踪相机、显示器等)，可以具有完全操作，并且当显示器悬臂处于第二位置84，显示模块24及其任何部件可以至少部分地在操作中调整(例如，进入睡眠模式以节省电力)。取决于配置，无论对显示器悬臂26的调整如何，某些部件(例如位置跟踪部件)都可以保持运行。
参照图3A-3B，根据本技术的实施例，设置第一和第二可移动联接器86、88，该第一和第二可移动联接器86、88可用于将显示器悬臂(例如图2A-2B中所示的显示器悬臂26)附接到头戴式显示器的基座(例如图2A-2B中所示的头戴式显示器20的基座28)上。图3A中所示的第一可移动联接器86是用于提供相应显示器悬臂的旋转运动的可旋转联接器，并且图3B中所示的第二可移动联接器88是用于提供相应显示器悬臂相对于基座的多轴运动的球窝接头型联接器。
参考图3C-3D，根据本技术的实施例，提供了用于头戴式显示器的显示器悬臂(例如图2A-2B中所示的头戴式显示器20的显示器悬臂26)的示例性可释放联接器90的局部剖视图。在图3C中，可释放联接器90是具有第一和第二释放机构92、94的机械联接器，第一和第二释放机构92、94可以接合(即，压下)以将接合安装件96与基座95安装件分离，以允许显示器悬臂从头戴式显示器释放。在这方面，可释放联接器90构造成在如图3C所示的第一固定位置和如图3D所示的第二释放位置之间移动。
参照图4A，根据本技术的实施例，提供了用于头戴式显示器(例如图2A-2B中所示的头戴式显示器20)的带98的横截面图。带98(图4A中仅示出了一部分)可以是刚性的，半刚性的，非刚性的，和/或可以包括回弹性。在一些实施例中，带98可以永久地固定到诸如头盔或帽子的头戴件。为此，带98还可以用作用于为各种部件之间的通信提供触点的轨道，如将要描述的。带98可包括电缆102，电缆102可以是电力电缆和/或通信电缆，其延伸穿过带98内的通道104。带98还可包括暴露在带98的外表面上的多个通信电缆106。通信电缆106可以配置成可配合地附接到相应的多个通信触点108，如图4B所示。可以设想，在一些其他实施例中，代替电缆和通道，带98本身可以包括具有至少部分暴露的导电表面的集成导电线，其可以提供与电缆类似的通信传输。
参考图4B，根据本技术的实施例，提供了头戴式显示器(例如图2A-2B中所示的头戴式显示器20)的部件100的局部剖视图。部件100包括相应的多个通信触点108，其配置成可配合地连接到位于带98的外表面上的多个通信电缆106。由于带98的外表面上的多个通信电缆106的延伸和限定性质，部件100(例如，图2A-2B中所示的电子模块32)可以在许多不同的位置处被固定到带98，同时仍保持通信连接。定位部件100的这种灵活性可以更容易地实现相关的头戴式显示器的重量分布。
参照图5A-5C，根据本技术的实施例，提供了可用于将头戴式显示器的部件附接到头戴物品的各种示例性张紧机构110、112、114。图5A描绘了示例性的基于弹簧的张紧机构110，其包括可移动元件116、固定元件118、柱塞122和弹簧120，弹簧120将可移动元件116和固定元件118偏置成彼此远离，从而控制在基于弹簧的张紧机构110中形成的通道124的尺寸允许与头戴物品接合。
图5B描绘了基于螺钉的张紧机构112，其包括可移动元件126、固定元件128和螺钉130。通道132形成在可移动元件126和固定元件128之间，并且螺钉130可用于将可移动元件126朝向固定元件128偏置以改变通道132的尺寸以提供抵抗定位于通道132中的头戴物品的边缘的力，从而允许张紧机构固定到头戴物品上。
图5C描绘了可弹性变形的张紧机构114，其包括可弹性变形的元件115，其可以由在被偏置时提供弹性阻力的任何材料(例如，柔性塑料、橡胶等)形成。可弹性变形的张紧机构114可以被拉开以接合头戴物品的边缘，然后被释放以提供抵抗头戴物品的边缘的力以将可弹性变形的张紧机构114附接到头戴物品的边缘。应该注意的是，图5A-5C中所示的张紧机构110、112、114仅仅是示例性的，并且除了本文提供的实施例之外，其他张紧机构，包括具有不同附接配置的张紧机构(例如，磁性件、粘合剂、纽扣、钩环紧固件、线束等)也是可能和可以考虑的。
参照图6A-6B，根据本技术的实施例，提供了用于头戴式显示器的显示器悬臂(例如图2A-2B所示的头戴式显示器20的显示器悬臂26)的可释放联接器134的局部剖视图。图6A-6B中所示的可释放联接器134是机械联接器，其部件可在如图6A所示的第一固定位置136和如图6B所示的第二释放位置138之间移动。第一和第二位置136、138之间的移动通过第一和第二释放机构140、142的接合而发生，当如图6B所示接合时，第一和第二释放机构140、142将可释放联接器134的接合安装件144与基座安装件146分离。应该注意的是，图6A-6B中描绘的释放机构134是示例性的，并且其他配置(例如，具有机械联接器、磁联接器、凸-凹联接器等的配置)是可能的并且在本文中考虑。
参照图7A-7B，根据本技术的实施例，提供了用于头戴式显示器(例如图2A-2B中所示的头戴式显示器20)的示例性基于带的张紧机构148。基于带的张紧机构148可用于将诸如图2A-2B中所示的带70的带抵着诸如头盔的头戴件紧固或固定。基于带的张紧机构148可以被配置为在如图7A所示的提供第一带周长的第一配置150和如图7B所示的提供第二带周长的第二配置152之间移动，第二周长小于第一周长，用于抵着相关的头戴物品紧固。
参考图8A-8B，根据本技术的实施例，提供了另一示例性头戴式显示器154。图8A-8B中所示的头戴式显示器154安装在头戴物品22上，该头戴物品22还在图2A-2B中示出，并且包括显示模块156、显示器悬臂158、电源162、相机164和电子模块166。电子模块166可以以合并配置包括计算机处理器、通信部件、位置跟踪部件和/或其他集成系统部件。还应注意，在不同的配置中，与电子模块166相关联的部件可以围绕头戴式显示器154分布，而不是如图8A-8B所示的被合并。
提供通信电缆174，其从电子模块166通过显示器悬臂158延伸到显示模块156，以提供显示模块156与位于电子模块166内的一个或多个计算机处理器之间的通信。头戴式显示器154还包括用于将显示器悬臂158固定到头戴物品22的附接机构176。附接机构176包括附接到头戴物品22的边缘的刚性联接元件178以及带180，带180与刚性联接元件178一起可用于将显示器悬臂158、电子模块166和电源162固定到头戴件22。
如图8A-8B所示，显示器悬臂158包括附接到第一可旋转联接器184的第一端182和附接到第二可旋转联接器192的第二端190。第一可旋转联接器184安装在附接机构176的第一刚性联接元件186，第一刚性联接元件186固定到头戴件22的第一侧188，第二可旋转联接器192附接到第二刚性联接元件194，第二刚性联接元件194被固定到头戴件22的第二侧196。
图8A-8B所示的显示模块156在显示器悬臂158的第一端182和第二端190之间联接到显示器悬臂158。另外，显示器悬臂158可绕第一和第二可旋转联接器184、192移动(即，可旋转)。该移动允许用户在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置处，显示模块156位于用户面部前面的第一位置(图8A和8B所示)，在第二位置处，显示器悬臂158和显示模块156至少部分地远离用户的面部(例如，折叠到头戴件22的帽沿198之上)。
图8A-8B中所示的头戴式显示器154的显示器悬臂158还包括邻近显示模块156附接的部件模块200。部件模块200可以提供额外的部件和功能，例如用于捕获图像和/或视频的前向相机202(例如，标准、红外和/或夜视)，用于跟踪用户眼睛移动的后向相机(参见图16C的示例)，用于检测环境条件的不同传感器和检测器(例如，温度传感器、空气质量传感器、辐射传感器等)，和/或用于特定应用的任何其他部件。
参照图9A-9B，根据本技术的实施例，提供了可选地联接到显示器悬臂212的示例性第一和第二显示模块204、206。在图9A中，第一示例性显示模块204通过第一可移动附接件208联接到显示器悬臂212。图9A中描绘的第一显示模块204包括非透明显示器(例如，微显示器，其可包括LCD、LED显示器、OLED显示器、DLP显示器等中的至少一个)，其可相对于显示器悬臂212调整，类似于图8A-8B中所示的显示器悬臂158。第一显示模块204还包括锁定机构214，其可被接合以允许第一显示模块204相对于显示器悬臂212旋转(例如，通过按压按钮215)，然后脱离以允许第一显示模块204相对于显示器悬臂212保持在固定位置(例如，通过释放按钮215)。
在图9B中，第二示例性显示模块206通过第二可移动附接件210联接到显示器悬臂212。第二显示模块206包括透明、部分透明和/或选择性透明的光学器件，并且可以被配置为提供增强现实显示器，在增强现实显示器中，通过光学器件(例如，光学器件可以是波导光学器件)，文本、图像和/或其他对象结合用户观察到的实时环境而被显示。第二可移动附接件210允许第二显示模块206在多个不同方向上相对于显示器悬臂212移动。如关于图9A所讨论的，第二显示模块206可以使用锁定机构214和按钮215相对于显示器悬臂212固定。应当注意，可以使用或不使用锁定机构214，并且可以通过来自第一和第二可移动附接件208、210的摩擦阻力来提供保持第一和第二显示模块204、206相对于显示器悬臂212的位置。
参考图10，根据本技术的实施例，提供了安装到头戴物品218的另一示例性头戴式显示器216。在图10中，头戴式显示器216包括显示模块220、显示器悬臂222、电源224和电子模块226，该电子模块226可包括一个或多个计算机处理器、位置跟踪部件、通信部件等，以及其他可能的或替代的部件。电子模块226的部件也可以围绕头戴式显示器216分布，而不是如图10中那样在电子模块226中合并。头戴式显示器216还包括具有刚性联接元件230和带234的附接机构228，刚性联接元件230配置为接合头戴件218的边缘232，并且带234配置为周向地围绕头戴件固定刚性联接元件230和头戴式显示器216的部件。
图10描绘了具有安装在头戴件218的前部上的显示模块220和显示器悬臂222的配置，该头戴件218在图10中是全边型头盔。显示器悬臂222还通过可旋转联接器227联接到电子模块226，其允许显示模块220在用户的面部(图10中示出)前面的第一位置和至少部分第远离用户的面部的第二位置之间上下旋转。显示模块220还定位在显示器悬臂222的一端，偏离到第一侧229，并且附加部件模块231(例如，其可包括前向和/或后向摄像头、传感器、麦克风等)联接到显示器悬臂222并且偏离到第二侧233定位。
参照图11，根据本技术的实施例，提供了用于将头戴式显示器附接到头戴物品242的示例性线束联接部件236。线束联接部件236包括多个接收通道238，其可附接到头戴物品242的线束结构240。线束联接部件236进一步联接到基座244，基座244可移动地联接到显示器悬臂246(仅部分示出)，该显示器悬臂246可类似于图2A-2B中所示的显示器悬臂26。线束联接部件236可以与附接机构的其他部件结合使用，例如图2A-2B中所示的附接机构66的那些部件。
参照图12A-12B，根据本技术的实施例，提供了包括消声耳罩组件250的示例性头戴式显示器248的局部描绘。除了头戴式显示器和诸如头盔的头戴件的附接机构之外，本文的实施例可以配置成与其他保护性和/或基于实用的设备一起使用，例如眼睛、耳朵、面部和/或头部保护。在这方面，这里讨论的头戴式显示器可以配置成满足各种安全标准，例如职业安全和健康法案(“Occupation Safety and Health Act，“OSHA”)第5(a)(1)节中概述的标准、以及用于听力保护的29C.F.R.1910.95、用于头部保护的29C.F.R.1910.135，和用于眼睛和面部保护的29C.F.R.1910.33、以及其他标准。
返回图12A-12B，消音耳罩组件250包括第一部分256和第二部分258，第一部分256和第二部分258通过可旋转联接器254可移动地彼此联接。消音耳罩组件250还包括杆260，杆260可用于在如图12A中所示的第一配置262和如图12B所示的第二配置264之间移动消音耳罩组件250，在该第一配置262中，第一和第二部分256、258相对于彼此处于第一位置251，在该第二配置264中，第一和第二部分256、258相对于彼此处于第二位置253(在图12A和12B中描绘的位置251、253仅是示例性的)。在示例性实施例中，杆260可附接到第一部分256、第二部分258(如图12A-12B中所示)和/或可旋转联接器254。在第一配置262中，第二部分258处于相对降低的位置，其中它可以抵靠和/或压靠在佩戴者头部的一侧，使得它基本上将佩戴者的耳朵包围在消音耳罩组件250内。在第二配置264中，第二部分258处于相对升高的位置，使得其可以远离佩戴者的头部(相对于第一配置262)移动，以更充分地从消音耳罩组件250内暴露佩戴者的耳朵。
结果，图12A-12B中所示的头戴式显示器248提供了将第二部分258抵着或朝向佩戴者的头部固定以通过更充分地包围佩戴者的耳朵来提供更好的声音保护的选择，并且还提供利用杆260远离佩戴者的头部移动第二部分258以通过相对而言较少地完全包围佩戴者的耳朵来提供较少的声音保护的选择。在另外的实施例中，闩锁、夹子、带和/或其他固定部件可用于将第一和第二部分256、258固定在第一位置251和/或第二位置253，或者固定在其他位置。图12A-12B中所示的头戴式显示器248还包括延伸通过消音耳罩组件250的安装部分272。安装部分272可以整体地包括头戴式显示器248的一个或多个部件(例如，一个或多个计算机处理器和/或通信部件)，并且可以提供用于安装显示器悬臂的附接点，如关于图14A-14B进一步讨论的那样。
参照图13A-13B，根据本技术的实施例，提供了图12A-12B中描绘的消音耳罩组件250的横截面。如图13A所示，当消音耳罩组件250处于第一配置262时，第一和第二部分256、258处于第一位置251，其中第二部分258处于相对降低的位置，从而允许它至少部分地围绕和/或包围佩戴者的耳朵265。如图13B所示，当消音耳罩组件250处于第二配置264时，第一和第二部分256、258处于第二位置253，其中第二部分258至少部分地远离佩戴者的耳朵265(即，相对于第一位置251成一定角度)分开、移位、和/或移动以更充分地从消音耳罩组件250内暴露佩戴者的耳朵265，从而相较于第一配置262提供较少的声音保护。
参照图14A-14B，根据本技术的实施例，图12A-12B中描绘的头戴式显示器248再次设置有示例性显示器悬臂附接件。在图14A中，提供第一显示器悬臂268，其通过可旋转联接器270固定到头戴式显示器248的安装部分272。第一显示器悬臂268还包括可释放联接器274，其允许第一显示器悬臂268从可旋转联接器270固定/释放(例如，用于替换为另一种类型的显示器悬臂)。可释放联接器274可类似于图6A-6B中所示的可释放联接器134。
在图14B中，提供第二显示器悬臂276，其固定到消音耳罩组件250。第二显示器悬臂276通过可旋转联接器275可移动地联接到消音耳罩组件250的第二部分258。第二显示器悬臂276还包括可释放联接器278，其可以类似于图6A-6B中所示的可释放联接器134，其允许第二显示器悬臂276从消音耳罩组件250固定/释放。应该注意的是，图14A-14B中所示的显示器悬臂268、276及其安装配置仅仅是示例性的，并且其他配置和位置是可能的并且是被考虑的。
参照图15A，根据本技术的实施例，提供了用于将显示模块284附接到头戴式显示器(例如图2A-2B中所示的头戴式显示器20)的显示器悬臂286的第一可释放联接器280。在图15A中，第一可释放联接器280是具有凸-凹连接器292和释放机构294的机械联接器。可释放联接器280包括位于显示器悬臂286的一端的第一可配合联接器288，以及位于显示器模块284上的第二可配合联接器290。第一和第二可配合联接器288、290可以可释放地彼此固定，以将显示模块284附接到显示器悬臂286。另外，第一可释放联接器280可以被配置成使得具有单独的可配合联接器(其被配置为类似于图15A中所示的第二可配合联接器290)的不同显示模块可以连接到第一可配合联接器288，以便利用具有与显示模块284不同的相应显示特性的显示模块。
参照图15B，根据本技术的实施例，提供了用于将显示模块285附接到头戴式显示器(例如图2A-2B中所示的头戴式显示器20)的显示器悬臂287的第二可释放联接器282。在图15B中，第二可释放联接器282是基于磁性的，并且包括具有第一磁极性的第一可配合联接器296和具有与第一磁极性相反的第二磁极性的第二可配合联接器298，使得结果，第一和第二可配合联接器296、298彼此磁性吸引。这允许显示模块285磁性附接到显示器悬臂287。应当注意，与图15A中所示的第一可释放联接器280一样，第二可释放联接器282可以被配置为使得具有单独的可配合联接器(其被配置为类似于图15B中所示的第二可配合联接器298)的不同显示模块可以连接到第一可配合联接器296，以便利用具有与显示模块285不同的相应显示特性的显示模块。
在这方面，应该注意的是，将一个显示模块更换为具有不同的相应显示特性的另一个显示模块可以导致相关的头戴式显示器的计算机处理器适应新的显示特性。例如，具有不同对应显示特性的不同显示模块可各自具有硬件标识符和/或嵌入式元数据，例如在附接具有可释放联接器的显示模块时，该硬件标识符和/或嵌入式元数据由头戴式显示器的处理器检测时，可能导致处理器加载适当的驱动程序以重新配置视觉输出，以与适当地与新的显示模块一起作用。作为另一示例，用户可以手动加载适当的驱动器和/或显示配置，用于可以连接到头戴式显示器一个或多个显示模块或当前连接/使用的显示模块。另外，头戴式显示器的处理器可以存储(例如在存储器中)多个不同的驱动器和/或应用，其被配置为使头戴式显示器的各种功能适应于附接的显示模块的显示特性。
参照图16A-16C，根据本技术的实施例，提供了具有不同对应显示特性的各种显示模块300、302、304。图16A描绘了第一显示模块300，其包括联接到基座308的第一显示部分306。第一显示部分306包括第一波导光学器件305，其可以是透明的、部分透明的和/或选择性透明的(例如，用于在增强现实显示器中在其上提供图像、文本和/或其他视觉元素)。基部308可包括可配合联接器，例如图15B中所示的第二可配合联接器298，从而允许其可互换地附接到显示器悬臂310，显示器悬臂310可包括相应的可配合联接器，例如图15B中所示的第一可配合联接器296。图16B描绘了第二显示模块302，其包括具有圆形形状的第二波导光学器件307，用于提供与图16A中所示的第一波导光学器件305不同的视场。第二波导光学器件307再次固定到基座308，基座308连接到显示器悬臂310。
图16C描绘了第三显示模块304，其包括非透明的显示部分312(例如，微显示器，其可包括LCD、LED显示器、OLED显示器、DLP显示器等中的至少一个)，用于显示文本、图像和/或其他对象(例如，在白色背景上带有黑色文本的PDF)。第三显示模块304附接到显示器悬臂310并且还包括面向用户的相机314和麦克风316，该相机314可用于跟踪佩戴第三显示模块304的用户的眼睛运动(例如，用于文档导航)，该麦克风316可用于接收来自用户的音频输入(例如，语音命令，通过无线网络连接的通信等)。应当注意，本公开中讨论的任何头戴式显示器和显示器模块可以包括用于跟踪眼睛运动的面向用户的相机和/或用于接收音频输入的麦克风，以及其他部件和特征。
参照图17A-17B，根据本技术的实施例，提供了具有第一和第二显示部分320、322的示例性显示模块318。第一显示部分320和第二显示部分322彼此固定，并且还通过可旋转的联接器326可旋转地联接到基座324。基座324可释放地附接到显示器悬臂328的一端。第一和第二显示部分320、322以一角度彼此连接，使得第一和第二显示部分320、322相对于彼此不共面。结果，当定位在用户的面部前方时，第一和第二显示部分320、322可以比第一和第二显示部分320、322共面时各自保持朝向用户的眼睛更倾斜。可以基于用户的需要或偏好来配置第一和第二显示部分320、322的角度。第一显示部分320可以包括微显示器，第二显示部分322可以包括波导光学器件，从而允许在显示模块318上提供多个视觉显示。另外，如图17B所示，可以通过围绕公共轴330一致地旋转第一和第二显示部分320、322来激活、停用显示模块318和/或以其他方式修改其功能。
参照图18A-18B，根据本技术的实施例，提供了具有第一和第二显示部分334、336的显示模块332。在图18A-18B中，第一显示部分334是不透明的(例如，微显示器，其可以包括LCD、LED显示器、OLED显示器、DLP显示器等中的至少一个)，并且第二显示部分336是透明、部分透明和/或选择性透明的(例如，用于提供增强现实显示器的波导光学器件)。第一和第二显示部分334、336联接成使得它们彼此共面(它们也可以呈如图17A-17B所示的角度)，并且还附接到可释放安装件338。可释放安装件338允许第一和第二显示部分334、336中的一个或两个可独立地互换，从而允许定制显示模块332的显示特性。
参照图19，根据本技术的实施例，提供了具有第一和第二显示部分344、346(即，双显示器)的显示模块342。第一显示部分344是不透明的(例如，微显示器，其可以包括LCD、LED显示器、OLED显示器、DLP显示器等中的至少一个)并且被示出显示文本以使用户以第一视角观看，并且第二显示部分346联接到第一显示部分344并且是至少部分透明的(例如，波导光学器件)，并且第二显示部分346以第二视角示出用户观看环境和显示的文本/对象348的组合(即增强现实显示)。增强现实显示器提供信息的交互式显示，并且可以与从相关头戴式显示器的一个或多个计算机处理器同时提供的可听指令结合使用。在图19中，第二显示部分346相对于用户的视野在第一显示部分344上方。
参照图20A-20B，根据本技术的实施例，提供了被配置为在公共显示部分352上提供多个观看状态的显示模块350。图20A-20B中所示的显示模块350被配置为从如图20A所示的第一状态354进入如图20B所示的第二状态356，该第一状态354是非透明的(例如，在白色背景上提供黑色文本)，该第二状态356是至少部分透明的(例如，增强现实显示器)。该配置允许多个观看状态(例如，一个用于查看文档，一个用于在用户观看的实际环境的背景中看到来自文档的指令的实时显示)以在相关联的头戴式显示器的使用期间可互换地观看。
参考图21，根据本技术的实施例，提供了调整头戴式显示器的示例性方法2100的框图。在方块2110中，提供头戴式显示器，例如图2A-2B中所示的头戴式显示器20。头戴式显示器可包括显示器悬臂、一个或多个计算机处理器、电源、第一显示模块和可释放联接器，显示器悬臂例如图2A-2B中所示的显示器悬臂26，其具有例如图2A-2B中所示的第一端44和第二端46的第一端和第二端，显示器悬臂可移动地联接到例如图2A-2B所示的基座28的位于第二端的基座，第一显示模块例如如图2A-2B中所示的显示模块24，其被配置为提供多个观察状态，可释放联接器例如图2A-2B中所示的可释放联接器48，其包括例如图2A-2B中所示的第一可配合的联接器50的第一可配合联接器和例如图2A-2B中所示的第二可配合联接器52的第二可配合联接器。第一可配合联接器可位于显示器悬臂的第一端，第二可配合联接器可位于第一显示器模块上。在方块1120中，通过将第一可配合联接器固定到第二可配合联接器来可释放地将第一显示模块固定到显示器悬臂。
已经结合特定实施例描述了本技术，这些实施例在所有方面都旨在是说明性的而不是限制性的。在不脱离本发明的范围的情况下，替代实施例对于本技术所属领域的普通技术人员将变得显而易见。元件的不同组合以及未示出的元件的使用是可能的和被考虑的。

Claims (18)

1.一种具有可互换部件的头戴式显示器，包括：第一显示模块，其具有第一对应显示特性；显示器悬臂，其包括第一端和第二端，显示器悬臂可移动地联接到位于第二端的基座；一个或多个计算机处理器，其通信地联接到第一显示模块；电源，其连接到一个或多个计算机处理器；以及可释放联接器，其包括第一可配合联接器和第二可配合联接器，第一可配合联接器位于显示器悬臂的第一端，第二可配合联接器位于第一显示模块上，其中，第一可配合联接器和第二可配合联接器可释放地固定到彼此，
其中，通过所述第一显示模块提供多个观看状态，所述第一显示模块配置有以下中的至少一个：提供第一显示状态的第一显示部分和提供第二显示状态的第二显示部分；可互换地提供所述第一显示状态和所述第二显示状态的公共显示部分，其中所述第一显示状态包括非透明状态，并且所述第二显示状态包括至少部分透明的状态，
通过以下方式在第一显示状态和第二显示状态之间改变：围绕公共轴线旋转第一显示部分和第二显示部分；或者在第一显示状态和第二显示状态之间改变公共显示部分。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述第一可配合联接器被配置为可释放地固定到第二显示模块的单独的可配合联接器，所述第二显示模块具有与所述第一对应显示器特性不同的第二对应显示器特性。
3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述可释放联接器包括以下中的至少一个：磁联接器；以及在第一固定位置和第二释放位置之间可调整的机械联接器。
4.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述显示器悬臂还包括至少一个球形接头，用于提供所述第一显示模块相对于所述基座的铰接。
5.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述第一显示模块包括提供第一显示部分和第二显示部分的双显示器。
6.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其中，所述第一显示部分包括微显示器，所述第二显示部分包括波导光学器件。
7.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其中，所述显示器悬臂可在第一位置和第二位置之间移动，其中，所述第一位置和所述第二位置中的至少一个是用户可配置的，并且其中，当显示器悬臂从第一位置移动到第二位置时，所述第一位置和所述第二位置中的至少一个被停用。
8.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其中，当所述头戴式显示器位于佩戴者的头部上时，所述波导光学器件定位于所述第一显示模块上的所述微显示器上方。
9.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其中，所述波导光学器件和所述微显示器中的至少一个在第一显示模块上可独立地互换。
10.一种头戴式显示器，具有可互换的部件，包括：第一显示模块，其具有第一对应显示特性，所述第一显示模块配置为提供多个观看状态；显示器悬臂，其包括第一端和第二端，所述显示器悬臂可移动地联接到位于第二端的基座；一个或多个计算机处理器，其通信地联接到第一显示模块；电源，其连接到一个或多个计算机处理器；以及可释放联接器，其包括第一可配合联接器和第二可配合联接器，第一可配合联接器位于显示器悬臂的第一端，第二可配合联接器位于第一显示模块上，其中，第一可配合联接器和第二可配合联接器可释放地固定到彼此，
其中，通过所述第一显示模块提供所述多个观看状态，所述第一显示模块配置有以下中的至少一个：提供第一显示状态的第一显示部分和提供第二显示状态的第二显示部分；可互换地提供所述第一显示状态和所述第二显示状态的公共显示部分，其中所述第一显示状态包括非透明状态，并且所述第二显示状态包括至少部分透明的状态，
通过以下方式在第一显示状态和第二显示状态之间改变：围绕公共轴线旋转第一显示部分和第二显示部分；或者在第一显示状态和第二显示状态之间改变公共显示部分。
11.根据权利要求10所述的头戴式显示器，其中，所述第一可配合联接器被配置为可释放地固定到第二显示模块的单独的可配合联接器，所述第二显示模块具有与所述第一对应显示器特性不同的第二对应显示器特性。
12.根据权利要求10所述的头戴式显示器，其中，第一显示模块包括第一显示部分和第二显示部分，所述第一显示部分包括微显示器，所述第二显示部分包括波导光学器件。
13.根据权利要求12所述的头戴式显示器，其中，第一显示部分和第二显示部分以一角度联接，使得第一显示部分和第二显示部分是非共面的。
14.根据权利要求10所述的头戴式显示器，其中，所述可释放联接器包括以下中的至少一个：磁联接器；以及在第一固定位置和第二释放位置之间可移动的机械联接器。
15.根据权利要求10所述的头戴式显示器，其中，所述第一显示模块通过在第一显示状态和第二显示状态之间可调整来提供所述多个观看状态，所述第一显示状态包括非透明状态，所述第二显示状态包括至少部分透明的状态。
16.一种调整头戴式显示器的方法，所述方法包括：提供头戴式显示器，所述头戴式显示器包括：显示器悬臂、一个或多个计算机处理器、电源、第一显示模块和可释放联接器，所述显示器悬臂具有第一端和第二端，所述显示器悬臂可移动地联接到位于第二端的基座，所述第一显示模块配置成提供多个观察状态，所述可释放联接器包括第一可配合联接器和第二可配合联接器，所述第一可配合联接器位于显示器悬臂的第一端处，所述第二可配合联接器位于第一显示模块上；所述方法还包括：通过将所述第一可配合联接器固定到所述第二可配合联接器而将所述第一显示模块可释放地固定到所述显示器悬臂，
其中，通过所述第一显示模块提供多个观看状态，所述第一显示模块配置有以下中的至少一个：提供第一显示状态的第一显示部分和提供第二显示状态的第二显示部分；可互换地提供所述第一显示状态和所述第二显示状态的公共显示部分，其中所述第一显示状态包括非透明状态，并且所述第二显示状态包括至少部分透明的状态，
通过以下方式在第一显示状态和第二显示状态之间改变：围绕公共轴线旋转第一显示部分和第二显示部分；或者在第一显示状态和第二显示状态之间改变公共显示部分。
17.如权利要求16所述的方法，其中，第二显示状态包括增强现实显示。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：使所述第一可配合联接器和所述第二可配合联接器彼此分离，以使所述第一显示模块与所述显示器悬臂分离；以及，将第二显示模块的单独的可配合联接器联接到所述第一可配合联接器，以将所述第二显示模块可释放地固定到所述显示器悬臂，所述第一显示模块和所述第二显示模块包括不同的对应显示特性。
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