CN111149354B - 头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种头戴式显示器，其可以抑制显示设备在左右方向上的位置未对准，并且可以减轻用户鼻子上的负载。鼻垫组件H具有：可移动部分(M2)，其具有框架(31)，以及附接到框架(31)的鼻垫(32)；以及支撑机构(M1)，其附接到设备主体(10)，并支撑框架(31)。支撑机构(M1)支撑框架(31)，从而允许鼻垫(32)在前后方向上的运动。

Description

头戴式显示器

技术领域

本发明涉及一种头戴式显示器。

背景技术

过去，已经使用了安装在用户的头上并向用户呈现视频的头戴式显示器。这些头戴式显示器包括具有环形安装带以围绕头部的显示器。后面的专利文献1的头戴式显示器具有用于调节其安装带的长度的调节机构。另外，那些头戴式显示器包括具有鼻垫的显示器，该鼻垫被布置在用户的鼻子上(例如，专利文献2)。

[引文列表]

[专利文献]

[PTL 1]

PCT专利公开No.WO2015/137165

[PTL 2]

日本专利公开No.2012-168297

发明内容

技术问题

当使用具有鼻垫的头戴式显示器时，负载从头戴式显示器作用在用户的鼻子上。特别地，如果操作调整机构以使安装带的长度变短，则具有鼻垫和调节机构的头戴式显示器从鼻垫向用户的鼻子施加负载。如果鼻垫由软材料形成以减轻鼻子上的负载，则不希望出现显示设备相对于用户的眼睛位置在左右方向上的位置未对准。即使显示设备正在提供高质量的视频，显示设备的位置未对准也会阻止用户充分认识到高质量。

本公开的目的之一是提出一种头戴式显示器，该头戴式显示器可以抑制显示设备在左右方向上的位置未对准，并且可以减轻用户鼻子上的负载。

技术方案

根据本说明书中提出的头戴式显示器，头戴式显示器包括：具有显示设备的设备主体；安装构件，设备主体连接到安装构件，并且安装构件用于安装在用户的头部上；以及鼻垫组件，被布置在用户的鼻子上。鼻垫组件具有：可移动部分，其具有框架，以及附接至框架的鼻垫；以及支撑机构，其附接到设备主体，并支撑可移动部分。支撑机构联接至框架，从而允许鼻垫在前后方向上的运动。该头戴式显示器可以抑制显示设备在左右方向上的位置未对准，并且可以减轻用户鼻子上的负载。

附图说明

[图1]是示出作为本发明的实施例的一个示例的头戴式显示器的透视图。

[图2A]是鼻垫组件和设置到设备主题的基部构件的透视图。在该图中，鼻垫组件的可移动部分布置在其初始位置。

[图2B]是鼻垫组件和提供到设备主题的基部构件的透视图。在该图中，鼻垫组件的可移动部分布置在其最大倾斜位置。

[图3A]是示出鼻垫组件和基部构件分离的状态的透视图。

[图3B]是示出鼻垫组件和基部构件分离的状态的透视图。

[图4A]是鼻垫组件的可移动部分的分解透视图。

[图4B]是鼻垫组件的可移动部分的分解透视图。

[图5]是沿图2A所示的线V-V截取的剖视图。

[图6]是示出鼻垫组件的变型的透视图。

[图7]是示出图6所示的鼻垫组件和眼镜之间的位置关系的透视图。

[图8]描绘了示出图6中所示的鼻垫组件的运动的侧视图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式。在下面的说明中，图1中由Y1和Y2表示的方向分别称为前方向和后方向，而图1中由Z1和Z2表示的方向分别称为向上方向和向下方向。另外，图1中由X1和X2表示的方向分别称为右方向和左方向。在以下说明中，头戴式显示器称为HMD。

如图1所示，HMD 1具有设备主体10，该设备主体10具有显示设备11。显示设备11例如是液晶显示设备或有机电致发光显示设备置，但是其类型不受特别限制。当使用HMD 1时，显示设备11被布置在用户的眼前。在HMD 1的示例中，设备主体10具有容纳显示设备11的壳体12。壳体12具有用于右眼的开口12R和用于左眼的开口12L。HMD 1可能没有壳体12。即，本发明可以应用于具有外部暴露的显示设备11的眼镜型头戴式显示器。

如图1所示，HMD 1在其上部具有用于将HMD 1安装在用户的头部上的安装带13。当在HMD 1的平面图中看时，安装带13具有环形形式，并且当使用HMD 1时，安装带13围绕用户的头部。安装带13在其前部具有前支撑部13a，以接触用户的前额。前支撑部13a连接到设备主体10的上部。另外，安装带13具有调节机构13b。调节机构13b设有未图示的操作部，以供用户操作。用户可以操作操作部从而调节安装带13的长度，并且可以使安装带13的长度与他/她的头部的尺寸匹配。安装带13的结构不限于HMD1的示例中的结构。例如，安装带13可以连接到设备主体10的右部分和左部分。

如图1所示，当使用HMD 1时布置在用户的鼻子上并且勇于支撑设备主体10的鼻垫组件H附接到设备主体10。鼻垫组件H在左右方向上布置在设备主体10的中心。在HMD 1的示例中，鼻垫组件H位于设置到壳体12的左右开口12R和12L之间。

如图2A和图2B所示，鼻垫组件H具有可移动部分M2。如下所述，可移动部分M2由支撑机构M1支撑，使得设置在可移动部分M2的端部处的鼻垫32能够在前后方向上移动。可移动部分M2具有框架31。鼻垫32附接到框架31的端部。当使用HMD 1时，鼻垫32与用户的鼻子接触。鼻垫32可以由缓冲材料(例如，橡胶)形成，或者可以由非缓冲材料(例如，塑料)形成。可移动部分M2具有在左右方向上彼此分离的两个鼻垫32。在HMD 1的示例中，框架31具有两个延伸部31a，并且两个鼻垫32分别附接到两个延伸部31a中的一个的端部。

框架31由例如金属或塑料的足够刚性的材料形成。通过采用这种构造，当使用HMD1时，鼻垫组件H的位置由用户的鼻子确定，并且可以防止显示设备11在左右方向上的不期望的位置未对准。在HMD 1的示例中，具有两个延伸部31a的框架31通过在多个位置弯曲杆状金属而形成。鼻垫32和框架31可以由相同的材料形成或者可以由彼此不同的材料形成。如果鼻垫32和框架31由相同的材料形成，则它们可以一体地形成。如果鼻垫32和框架31由不同的材料形成，则框架31可以由比鼻垫32的材料更硬的材料形成。

如图2A所示，框架31具有板状的基部31b，两个延伸部31a的基部固定到该板状的基部31b。延伸部31a从基部31b倾斜地向下和向后延伸。可移动部分M2具有框架基部构件33，该框架基部构件33联接至下述的支撑构件41。基部31b通过固定构件(例如螺钉34)固定到框架基部构件33。

可移动部分M2的结构不限于在HMD 1的示例中的结构。例如，左鼻垫32和右鼻垫32可以彼此连续。在这种情况下，框架31可以通过一个延伸部支撑鼻垫32。在又一示例中，框架基部构件33可以是与框架31一体形成的构件。在这种情况下，框架31和框架基部构件33可以由塑料形成。

框架31在可移动部分M2中的位置可垂直调节。更具体地，框架31相对于框架基部构件33的位置是竖直可调节的。如上所述，在HMD 1的示例中，框架31的基部31b通过螺钉34附接到框架基部构件33。如图4A所示，在基部31b中形成有供螺钉34插入的孔31c。孔31c是薄的竖直长孔。因此，用户可以根据他/她的鼻子的位置来调节可移动部分M2的高度，即，鼻垫32的高度。HMD 1可以不必具有用于调节鼻垫32的高度的这种机构。

如图4A和图4B所示，鼻垫组件H具有支撑机构M1，该支撑机构M1支撑可移动部分M2。支撑机构M1附接到设备主体10，并支撑框架31，以允许鼻垫32在前后方向上的运动。支撑机构M1可以减小作用在用户鼻子上的负载。例如，可以通过用户操作调节机构13b以使安装带13的长度与他/她的头部的尺寸匹配来减小作用在用户鼻子上的负载。结果，用户可以舒适地佩戴HMD 1。另外，可以通过鼻垫组件H适应各种尺寸的用户的鼻子。结果，用户可以舒适地佩戴HMD 1，而不管其鼻子的尺寸如何。

在HMD 1的示例中，如图4A和图4B所示，支撑机构M1具有支撑构件41和由支撑构件41支撑并沿左右方向布置的支撑轴42。支撑构件41经由支撑轴42支撑框架31。具体地，支撑轴42插入到形成在支撑构件41中的孔41a和形成在框架基部构件33中的管部分33a，框架31附接到框架基部部分33。因此，框架基部构件33和框架31可绕支撑轴42旋转(即，沿左右方向的轴线R1(见图2A))，并且鼻垫32可围绕支撑轴42沿前后方向移动。鼻垫32位于支撑轴42的下方，如图5所示。

支撑机构M1不限于在HMD 1的示例中的支撑机构。例如，支撑轴42可以与支撑构件41一体地形成。然后，框架基部构件33可以配置为被支撑轴42卡住。在又一示例中，支撑轴42可以是与框架基部构件33一体地形成的部分。然后，支撑构件41可以配置为被该支撑轴卡住。在又一示例中，支撑机构M1可以支撑框架31，使得可移动部分M2可以平行于前后方向移动。

可移动部分M2可以在其初始位置(见图2A)和在初始位置前面确定的最大倾斜位置(见图2B)之间移动。支撑机构M1具有弹性构件，该弹性构件将可移动部分33推向初始位置。通过这种结构，当使用HMD 1时，鼻垫32可以以适当的力压在用户的鼻子上，并且可以增强HMD 1在佩戴时的稳定性。

在HMD 1的示例中，支撑机构M1具有板簧43(见图4A)作为弹性构件。板簧43在其上部具有固定至支撑构件41的固定部43a。如图5所示，板簧43具有从固定部43a向下延伸以穿过上述支撑轴42的前侧的按压部43b。按压部43b位于框架31附接到的上述框架基部构件33的前方，并且将框架基部构件33推向初始位置。由于板簧43以这种方式按压框架基部构件33，所以两个鼻垫32可以被一个板簧43推向初始位置。结果，例如，与其中为两个延伸部31a中的每一个设置弹簧的结构相比，可以减少零件的数量。

用于将可移动部分M2推向初始位置的结构不限于在HMD 1的示例中的结构。例如，代替板簧43，支撑机构M1可使用螺旋弹簧，扭力弹簧，橡胶等作为弹性构件。

支撑机构M1可以具有制动件，止动件限制可移动部分M2的运动超过最大倾斜位置。在HMD 1的示例中，如图5所示，止动部33b设置在框架基部构件33的管部分33a的外周表面上。止动部33b从管部分33a的外周表面突出。另一方面，支撑构件41具有止动部41c。如图5中的双点划线所示，当可移动部分M2处于最大倾斜位置时，止动部33b撞击止动部分41c，并且可移动部分M2超过最大倾斜位置的运动被限制。止动部33b和止动部41c的位置和形状可以改变。

鼻垫组件H和设备主体10中的一个设置有用于由用户进行操作的操作部。当用户操作操作部时，鼻垫组件H从设备主体10上拆卸。在HMD 1的示例中，如图3A所示，操作部41e设置到支撑构件41，并且用户可以操作该操作部41e，从而将鼻垫组件H从设备主体10上拆卸。用户例如可以从设备主体10上拆卸鼻垫组件H，从而容易地在使用眼镜的同时佩戴HMD1。

如图3A所示，设备主体10具有基部构件15。基部构件15通过固定构件(例如，螺钉15a(见图5))附接到壳体12。如果壳体12具有框架，则基部构件15可以被附接到框架。在又一示例中，基部构件15可以与壳体12或框架一体地形成。

支撑构件41附接到基部构件15。具体地，如图3A所示，在基部构件15中形成孔15b。支撑构件41具有适合于孔15b的突出部41f(见图3B和图5)。突出部41f在其端部具有比突出部41f的另一部分厚的接合部41g(见图3B)。在HMD 1的示例中，接合部41g在左右方向上的宽度大于突出部41f的另一部分的宽度。接合部41g被形成在基部构件15中的孔15b的边缘卡住。通过采用这种构造，限制了接合部41g的向后运动，即，鼻垫组件H的向后运动。即，限制了鼻垫组件H与基部构件15的分离(即，与设备主体10的分离)。

如图3A所示，孔15b是薄的竖直长孔。孔15b在其最下部包括比孔15b的另一部分大的大直径部分15e。大直径部分15e的尺寸大于支撑构件41的接合部41g(突出部分41f的端部)在左右方向上的宽度。因此，当突出部41f位于孔15b的最下部时，支撑构件41可以从基部构件15向后拆卸。相反，当突出部41f位于比最下部高的位置时，限制了支撑构件41与基部构件15的分离。以下，突出部41f位于孔15b的最下部(大直径部分15e)时的鼻垫组件H的位置称为摲掷胛恢脭。

如图4A所示，支撑构件41在其最上部具有上述的操作部41e。操作部41e在其上端具有接合部41h。接合部41h例如具有钩状。另一方面，基部构件15具有被接合部15c(见图5)。当上述的支撑构件41的突出部41f位于基部构件15的孔15b的上部时，接合部41h与被接合部15c接合(见图5)。接合部41h和被接合部15c之间的接合限制了鼻垫组件H的向下移动(即，鼻垫组件H向分离位置的移动)(以下，在接合部41h与被接合部15c接合的状态下鼻垫组件H的位置称为撍ㄎ恢脭。即，接合部41h和被接合部15c之间的接合维持了鼻垫组件H到设备主体10的附接。

用户可以操作操作部41e以释放被接合部15c和接合部41h之间的接合，从而将鼻垫组件H移动到上述分离位置，并且可以将鼻垫组件H从基部构件15拆卸。在鼻垫组件H的附接操作期间，将支撑构件41的突出部41f插入到基部构件15的孔15b的大直径部分15e中，然后使鼻垫组件H向上滑动。然后，当鼻垫组件H布置在上述锁定位置时，操作部41e的接合部41h与被接合部15c接合，并且突出部41f的接合部41g被孔15b的边缘卡住。因此，实现了对鼻垫组件H的基部构件15的附接。以这种方式，使鼻垫组件H在锁定位置和分离位置之间竖直移动。

如图5所示，操作部41e从支撑轴42的位置向上延伸。在HMD 1的示例中，操作部41e具有位于操作部41e的下部并向上延伸的弹性部41i。弹性部41i可绕其下端在前后方向上弹性摆动。接合部41h位于基部构件15的被接合部15c的前方。因此，当向前按压操作部41e时，弹性部41i向前倾斜，并且接合部41h与被接合部15c之间的接合被释放。

注意，用于拆卸鼻垫32的结构不限于在HMD 1的示例中的结构。例如，不是整个鼻垫组件H可以从基部构件15拆卸，而是仅可移动部分M2或者仅鼻垫32和框架31可以从设备主体10拆卸。在又一示例中，鼻垫组件H和设备主体10中的一个可设置有用户可拉动的部分，作为用于用户操作的操作部。

在HMD 1的示例中，具有操作部41e的支撑构件41由塑料形成。弹性部41i可以由另一构件加强。例如，弹性部41i可以由金属形成的构件加强。在HMD 1的示例中，将可移动部分M2推向初始位置的板簧43用作加强构件。具体地，如图5所示，板簧43具有从固定部43a向上延伸的加强部43d。加强部43d位于操作部41e的弹性部41i的前方。当向前按压操作部41e并且弹性部41i向前倾斜时，加强部43d防止弹性部41i过度倾斜。由于板簧43的一部分以这种方式用作加强部43d，因此可以尝试减少零件的数量。注意，可以在加强部43d和弹性部41i之间设置间隙。在这种情况下，可以用较小的力按压操作部41e，直到弹性部41i撞击加强部43d。在弹性部41i撞击加强部43d之后，需要更大的力来按压操作部41e，并且可以防止加强部41i过度倾斜。

如图5所示，操作部41e在接合部41h与弹性部41i之间具有下部水平部41m，上部水平部41n以及被按压部41p。下部水平部41m从弹性部41i的上端向后延伸。被按压部41p从下部水平部51m的后端向上延伸，并且位于操作部41e的另一部分的后面。因此，用户在操作操作部41e时能够按压被按压部41p。上部水平部41n从被按压部41p的上端向前延伸，并与接合部41h连续。

如图3A所示，操作部41e在下部水平部41m、上部水平部41n和被按压部41p的左右边缘具有加强壁部41q，加强壁部41q使这些边缘彼此连续。这些加强壁部41q能够提高操作部41e的刚性，并且能够抑制弹性部41i以外的部分的变形。

鼻垫组件H和设备主体10分别具有引导部和被引导部，引导部和被引导部确定鼻垫组件H在左右方向上以及在前后方向上相对于设备主体10的位置，并允许它们的相对竖直运动。在HMD 1的示例中，如图3B所示，支撑构件41具有竖直延伸并朝着基部构件15突出的被引导部41r。被引导部41r例如形成在突出部41f的左右。另一方面，如图3A所示，基部构件15具有布置在左右被引导部41r之间的引导部15f。上述孔15b形成在引导部15f中。左右被引导部41r的内表面与引导部15f的左右侧表面15g接触，从而引导部15f确定被引导部41r在左右方向上的位置。引导部15f以及左右被引导部41r能够相对地竖直移动。

如图3A所示，引导部15f具有位于被引导部41r的前方并竖直延伸的前止动部15h。在HMD 1的示例中，前止动部15h从引导部15f的侧表面15g向右和向左突出。支撑构件41的被引导部41r接触前止动部15h。如上所述，鼻垫组件H的向后移动限制了形成在支撑构件41中的突出部41f和基部构件15的孔15b的作用。突出部41f和孔15b的这种作用，以及前止动部15h和被引导部41r的作用决定了鼻垫组件H相对于设备主体10在前后方向上的位置。

用于确定鼻垫组件H在左右方向上以及在前后方向上相对于设备主体10的位置的结构不限于HMD 1的示例中的结构。例如，可以在基部构件15中形成引导槽，并且被引导部41r可以插入这些槽中。然后，在左右方向上的位置由槽的边缘确定，并且在前后方向上的位置也可以由槽的底部确定。

如上所述，在HMD 1中，鼻垫组件H具有：具有框架31和附接到框架31的鼻垫32的可移动部分M2；以及附接到设备主体10并支撑框架31的支撑机构M1。支撑机构M1支撑框架31，从而允许鼻托32在前后方向上的运动。根据该结构，当使用HMD 1时，鼻垫组件H的位置由用户的鼻子确定，并且框架31可以防止显示设备11在左右方向上的不期望的位置未对准。另外，通过支撑机构M1，可以减轻作用在用户的鼻子上的负载。例如，当用户操作调节机构13b以使安装带13的长度与他/她的头部的尺寸匹配时，可以减小作用在用户鼻子上的负载。

图6至图8是示出鼻垫组件H1的图，该鼻垫组件H1是鼻垫组件H的变型。在这些图中，与到目前为止说明的鼻垫组件H的对应部分相同的部分被赋予相同的附图标记。以下，主要说明与鼻垫组件H的不同之处。鼻垫组件H1的未说明的事项与鼻垫组件H的对应事项相同。

如图6所示，鼻垫组件H1具有鼻垫132。鼻垫132与上述鼻垫32类似地附接到框架31。鼻垫132大于鼻垫32，并且鼻垫132的上部132b附接到框架31的左右延伸部31a。即，上部132b跨过左右延伸部31a而配置。利用该附接结构，可以增强鼻垫132在附接到框架31上的稳定性。

如图6所示，鼻垫132弯曲以适合用户的鼻子的背部。即，鼻垫132弯曲以形成弧形以围绕竖直线L1。鼻垫132的这种弯曲形状可以增强HMD 1在用户的鼻子支撑方面的稳定性。另外，鼻垫132具有向下方延伸的遮光部132a。遮光部132a弯曲成围绕竖直线L1，并且在其位于下部的部分处远离竖直线L1散开并远离。鼻垫132的这种形状允许遮光部132a阻挡从HMD 1的下侧进入并向用户的瞳孔前进的光。当使用HMD 1时，例如，遮光部132a的上部132f以及靠近上部132f的部分由用户的鼻子支撑。遮光部132a向下延伸超过框架31的延伸部31a的下端31d(见图8A)。遮光部132a可以到达靠近HMD 1的下表面的部分。由于遮光部132a由框架31支撑，因此能够根据用户的鼻子的尺寸而绕支撑轴42在前后方向(沿着左右方向的轴线)上移动。因此，无论用户的鼻子的尺寸如何，都可以实现高的遮光性。

鼻垫132由柔性和/或弹性材料(例如，硅橡胶)形成。因此，可以使鼻垫132的形状适合用户的鼻子的形状。在鼻垫组件H1中，框架31通过两个杆状延伸部31a支撑鼻垫132。因此，遮光部132a的形状不完全由框架31限制，但是当使用HMD 1时，遮光部132a可以根据用户的鼻子而变形。如图8A所示，在鼻垫组件H1的示例中，遮光部132a向下延伸超过框架31的下端31d，并且其位于框架31的下端31d下方的部分具有在其形状方面具有高度的自由度。可以在遮光部132a的右部和左部之间形成狭缝132e。狭缝132e可以进一步增加遮光部132a的形状的自由度。

框架31的尺寸/形状以及遮光部132a的尺寸/形状不限于鼻垫组件H1的示例中的那些。例如，框架31的延伸部31a可以到达遮光部132a的下端。

如图8A所示，鼻垫132具有在其上部的后边缘(左边缘和右边缘)处的切口N1。换句话说，上部132b的后边缘132d位于遮光部(下部)132a的后边缘132c的前方。然后，当在侧视图中观察时，两个后边缘132d和132c经由水平边缘彼此连续。这些凹口N1的存在可以抑制用户在使用如图8B所示的眼镜时用户佩戴的眼镜对鼻垫132的干扰，甚至使用眼镜的用户也可以舒适地使用HMD 1。注意，图8B所示的鼻垫132被用户的鼻子向前按压并向前倾斜。

HMD 1以及鼻垫组件H和H1仅仅是本发明的示例，并且可以以各种方式修改本发明。在不背离本发明主旨的情况下进行适当的修改将落入本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种头戴式显示器，包括：

具有显示设备的设备主体；

安装构件，设备主体连接到所述安装构件，并且所述安装构件用于安装在用户的头部上；和

鼻垫组件，其被布置在用户的鼻子上，其中

鼻垫组件具有

可移动部分，其具有框架和附接到框架的鼻垫，以及

支撑机构，其附接到设备主体并支撑框架，

支撑机构支撑所述框架，从而允许鼻垫在前后方向上运动，

所述框架能够在作为初始位置的第一位置和在第一位置的前方确定的第二位置之间移动，并且

支撑机构具有将框架推向第一位置的弹性构件，

鼻垫具有附接到框架的上部和从上部向下延伸的遮光部。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，

支撑机构支撑所述框架，使得框架可绕沿左右方向延伸的轴部旋转。

3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，

框架具有：右延伸部，鼻垫附接到其端部；和左延伸部，鼻垫部附接到其端部，

可移动部分具有框架基部，右延伸部的基部和左延伸部的基部附接到框架基部，并且

弹性构件推动框架基部。

4.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，

鼻垫组件和设备主体中的一个具有用于由用户操作的操作部，并且

通过用户对操作部的操作，至少鼻垫组件中的鼻垫可从设备主体拆卸。

5.根据权利要求4所述的头戴式显示器，其中，

设备主体具有被接合部，

鼻垫组件具有接合部，

接合部和被接合部之间的接合维持鼻垫组件到设备主体的附接，并且

通过用户对操作部的操作，能够解除接合部与被接合部之间的接合。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其中，

鼻垫组件能够在限制鼻垫组件和设备主体之间的分离的锁定位置和允许鼻垫组件与设备主体之间的分离的分离位置之间竖直移动。

7.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，

遮光部弯曲成围绕竖直线。

8.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，

鼻垫具有形成在鼻垫的右边缘和左边缘处的凹口。

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