CN111694152A - 一种头戴显示器和虚拟现实系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种头戴显示器和虚拟现实系统，涉及虚拟现实技术领域，能够减轻用户佩戴头戴显示器时，头戴显示器对用户头部的压力。该头戴显示器包括头戴显示器主体以及与所述头戴显示器主体固定的第一磁性结构，所述第一磁性结构配置为被独立于所述头戴显示器之外的第二磁性结构吸引或者排斥，以使所述头戴显示器受到向上的磁性力。本申请实施例提供的头戴显示器用于虚拟现实系统。

Description

一种头戴显示器和虚拟现实系统

技术领域

本申请涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种头戴显示器和虚拟现实系统。

背景技术

虚拟现实(virtual reality，VR)系统中，头戴显示器用于封闭用户对外界的视觉和听觉，并引导用户进入头戴显示器产生的虚拟环境(包括图像环境与声音环境)中。随着头戴显示器功能的逐渐丰富，效果的逐渐完善，头戴显示器内部的零部件的数量也逐渐增多，体积和重量也逐渐增大，在将头戴显示器佩戴于用户头部时，对用户头部产生的压力也逐渐增大，导致头戴显示器的佩戴舒适度降低。

发明内容

本申请的实施例提供一种头戴显示器和虚拟现实系统，能够减轻用户佩戴头戴显示器时，头戴显示器对用户头部产生的压力，提升头戴显示器的佩戴舒适度。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种头戴显示器，该头戴显示器包括头戴显示器主体以及与头戴显示器主体固定的第一磁性结构，第一磁性结构配置为被独立于头戴显示器之外的第二磁性结构吸引或者排斥，以使头戴显示器受到向上的磁性力。

本申请实施例提供的头戴显示器，由于该头戴显示器包括头戴显示器主体以及与头戴显示器主体固定的第一磁性结构，第一磁性结构配置为被独立于该头戴显示器之外的第二磁性结构吸引或者排斥，以使头戴显示器受到向上的磁性力，因此在用户佩戴头戴显示器时，可通过第一磁性结构被第二磁性结构吸引或者排斥，以使得头戴显示器受到向上的磁性力，该磁性力可以部分或者完全抵消头戴显示器的重力，从而能够减小头戴显示器对用户头部产生的压力，进而能够提升头戴显示器的佩戴舒适度。

结合第一方面，在第一方面的第一种可选实现方式中，第一磁性结构为永磁铁，此第一磁性结构的结构简单，容易实现，且永磁铁可以长久保留磁性，一次投入，后期产生的维护成本较小。

结合第一方面，在第一方面的第二种可选实现方式中，第一磁性结构为电磁铁，电磁铁的磁性有无、方向、大小可以控制，便于第一磁性结构的磁性调节，以使头戴显示器受到的向上的磁性力能够完全抵消头戴显示器的重力。

结合第一方面的第二种可选实现方式，在第一方面的第三种可选实现方式中，头戴显示器还包括第一电流调节结构，第一电流调节结构配置为调节第一磁性结构内的电流大小。这样，可以通过第一电流调节结构调节第一磁性结构内电流的大小，达到调节第一磁性结构的磁性大小的目的，从而能够使头戴显示器受到的向上的磁性力完全抵消头戴显示器的重力。

结合第一方面的第三种可选实现方式，在第一方面的第四种可选实现方式中，第一电流调节结构为串联于第一磁性结构所处电流回路中的变阻器。这样，可以通过调节变阻器的阻值，达到调节第一磁性结构内的电流大小的目的，此第一电流调节结构简单，容易实现。

结合第一方面的第二种、第三种或第四种可选实现方式，在第一方面的第五种可选实现方式中，头戴显示器还包括串联于第一磁性结构所处的电流回路中的第一控制开关。这样，在头戴显示器未处于使用状态时，可以通过第一控制开关切断第一磁性结构所处的电流回路，以使第一磁性结构断电失去磁性，避免第一磁性结构对头戴显示器周围其他电磁性结构产生干扰。

结合第一方面至第一方面的第五种可选实现方式中任一种可选实现方式，在第一方面的第六种可选实现方式中，头戴显示器主体包括主机以及与该主机连接的定位支架，定位支架配置为将主机固定于用户头部，第一磁性结构固定于主机上。由于头戴显示器的重量通常集中于主机上，因此将第一磁性结构固定于主机上，能够使头戴显示器受到的磁性力能够有效抵消头戴显示器的重力。

结合第一方面的第六种可选实现方式，在第一方面的第七种可选实现方式中，第一磁性结构的数量为多个，多个第一磁性结构沿主机的宽度方向间隔排列。这样，通过多个第一磁性结构作用，能够增大头戴显示器受到的磁性力，以使头戴显示器受到的磁性力能够与头戴显示器的重力完全抵消，且头戴显示器受到的多个磁性力分散于主机沿其宽度方向的多个位置，因此该磁性力能够平稳支撑主机，进一步提升头戴显示器的佩戴舒适度。

第二方面，本申请实施例提供一种虚拟现实系统，该虚拟现实系统包括头戴显示器和第二磁性结构，所述头戴显示器为如上任一技术方案所述的头戴显示器，所述第二磁性结构配置为吸引或者排斥所述头戴显示器的第一磁性结构，以向所述头戴显示器施加向上的磁性力。

本申请实施例提供的虚拟现实系统，由于该虚拟现实系统包括头戴显示器和第二磁性结构，头戴显示器为如上任一技术方案所述的头戴显示器，第二磁性结构配置为吸引或者排斥头戴显示器的第一磁性结构，以向该头戴显示器施加向上的磁性力，因此在用户佩戴头戴显示器时，可通过第二磁性结构吸引或者排斥头戴显示器的第一磁性结构，以向头戴显示器施加向上的磁性力，该磁性力可以部分或者完全抵消头戴显示器的重力，从而能够减小头戴显示器对用户头部产生的压力，进而能够提升头戴显示器的佩戴舒适度。

结合第二方面，在第二方面的第一种可选实现方式中，第二磁性结构为永磁铁。此第二磁性结构的结构简单，容易实现，且永磁铁可以长久保留磁性，一次投入，后期产生的维护成本较小。

结合第二方面，在第二方面的第二种可选实现方式中，第二磁性结构为电磁铁。电磁铁的磁性有无、方向、大小可以控制，便于第二磁性结构的磁性力的调节，以使施加至头戴显示器的磁性力能够完全抵消头戴显示器的重力。

结合第二方面的第二种可选实现方式，在第二方面的第三种可选实现方式中，虚拟现实系统还包括第二电流调节结构，该第二电流调节结构配置为调节第二磁性结构内的电流大小。这样，可以通过第二电流调节结构调节第二磁性结构内电流的大小，达到调节第二磁性结构的磁性大小的目的，从而能够使施加至头戴显示器的磁性力完全抵消头戴显示器的重力。

结合第二方面的第三种可选实现方式，在第二方面的第四种可选实现方式中，第二电流调节结构为串联于第二磁性结构所处电流回路中的变阻器。这样，可以通过调节该变阻器的阻值，达到调节第二磁性结构内的电流大小的目的，此第二电流调节结构简单，容易实现。

结合第二方面的第二种、第三种或第四种可选实现方式，在第二方面的第五种可选实现方式中，虚拟现实系统还包括串联于第二磁性结构所处的电流回路中的第二控制开关。这样，在头戴显示器未处于使用状态时，可以通过第二控制开关切断第二磁性结构所处的电流回路，以使第二磁性结构断电失去磁性，避免第二磁性结构对其周围其他电磁性结构产生干扰。

结合第二方面至第二方面的第五种可选实现方式中任一种可选实现方式，在第一方面的第六种可选实现方式中，虚拟现实系统还包括用于支撑座椅的座椅支撑台，第二磁性结构设置于座椅支撑台内，第二磁性结构配置为排斥头戴显示器的第一磁性结构。这样，用户坐在座椅支撑台上方的座椅上，并佩戴头戴显示器时，座椅支撑台内的第二磁性结构处于头戴显示器的第一磁性结构的下方，由于第二磁性结构排斥头戴显示器的第一磁性结构，由此，第二磁性结构能够与第一磁性结构作用，以向头戴显示器施加向上的磁性力。且由于座椅支撑台内的空间较大，便于布置第二磁性结构。

结合第二方面至第二方面的第五种可选实现方式中任一种可选实现方式，在第一方面的第七种可选实现方式中，虚拟现实系统还包括颈枕，所述第二磁性结构设置于所述颈枕内，第二磁性结构配置为排斥头戴显示器的第一磁性结构。这样，用户在同时佩戴头戴显示器和颈枕时，颈枕内的第二磁性结构处于头戴显示器的第一磁性结构的下方，由于第二磁性结构排斥头戴显示器的第一磁性结构，由此，第二磁性结构能够与第一磁性结构作用，以向头戴显示器施加向上的磁性力。

结合第二方面至第二方面的第五种可选实现方式中任一种可选实现方式，在第一方面的第八种可选实现方式中，虚拟现实系统还包括用于容纳座椅的座椅机舱，所述第二磁性结构设置于所述座椅机舱的顶部，第二磁性结构配置为吸引头戴显示器的第一磁性结构。这样，用户佩戴头戴显示器，并座椅机舱内时，座椅机舱顶部的第二磁性结构处于头戴显示器的第一磁性结构的上方，由于第二磁性结构吸引头戴显示器的第一磁性结构，由此，第二磁性结构能够与第一磁性结构作用，以向头戴显示器施加向上的磁性力。

附图说明

图1为本申请实施例提供的头戴显示器的正面结构示意图；

图2为本申请实施例提供的头戴显示器的侧面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的头戴显示器中第一磁性结构所处的回路结构示意图；

图4为本申请实施例提供的虚拟现实系统中第二磁性结构所处的回路结构示意图；

图5为本申请实施例提供的虚拟现实系统中座椅机台、座椅机舱和第二磁性结构的第一种结构示意图；

图6为本申请实施例提供的虚拟现实系统中颈枕和第二磁性结构的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的虚拟现实系统中座椅机台、座椅机舱和第二磁性结构的第二种结构示意图。

具体实施方式

第一方面，如图1和图2所示，本申请实施例提供一种头戴显示器1，该头戴显示器1包括头戴显示器主体11以及与头戴显示器主体11固定的第一磁性结构12，第一磁性结构12配置为被独立于头戴显示器1之外的第二磁性结构2吸引或者排斥，以使头戴显示器1受到向上的磁性力。

需要说明的是，第二磁性结构2独立于头戴显示器1之外是指：第二磁性结构2不属于头戴显示器1，且第二磁性结构2与头戴显示器1之间不存在连接关系。第一磁性结构12配置为被第二磁性结构2吸引或者排斥，以使头戴显示器1受到向上的磁性力是指：第一磁性结构12能够与第二磁性结构2保持一定的距离以及方位关系，以使得头戴显示器1在第一磁性结构12与第二磁性结构2之间的吸引或排斥作用下受到向上的磁性力。

本申请实施例提供的头戴显示器，如图1和图2所示，由于该头戴显示器1包括头戴显示器主体11以及与头戴显示器主体11固定的第一磁性结构12，第一磁性结构12配置为被独立于该头戴显示器1之外的第二磁性结构2吸引或者排斥，以使头戴显示器1受到向上的磁性力，因此在用户佩戴头戴显示器1时，可通过第一磁性结构12被第二磁性结构2吸引或者排斥，以使得头戴显示器1受到向上的磁性力，该磁性力可以部分或者完全抵消头戴显示器1的重力，从而能够减小头戴显示器1对用户头部产生的压力，进而能够提升头戴显示器1的佩戴舒适度。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第一磁性结构12为永磁铁，此第一磁性结构12的结构简单，容易实现，且永磁铁可以长久保留磁性，一次投入，后期产生的维护成本较小。

在另一些实施例中，第一磁性结构12为电磁铁，电磁铁的磁性有无、方向、大小可以控制，便于第一磁性结构12的磁性力的调节，以使头戴显示器1受到的向上的磁性力能够完全抵消头戴显示器1的重力。

在一些实施例中，如图3所示，头戴显示器1还包括第一电流调节结构13，第一电流调节结构13配置为调节第一磁性结构12内的电流大小。这样，可以通过第一电流调节结构13调节第一磁性结构12内电流的大小，达到调节第一磁性结构12的磁性大小的目的，从而能够使头戴显示器1受到的向上的磁性力完全抵消头戴显示器1的重力。

第一电流调节结构13可以为串联于第一磁性结构12所处电流回路中的变阻器，也可以为与第一磁性结构12的供电电源连接的电压调节器，该电压调节器能够调节供电电源的输出电压，在此不做具体限定。

在一些实施例中，如图3所示，第一电流调节结构13为串联于第一磁性结构12所处电流回路中的变阻器。这样，可以通过调节变阻器的阻值，达到调节第一磁性结构12内的电流大小的目的，此第一电流调节结构13简单，容易实现。

在一些实施例中，如图3所示，头戴显示器1还包括串联于第一磁性结构12所处的电流回路中的第一控制开关14。这样，在头戴显示器1未处于使用状态时，可以通过第一控制开关14切断第一磁性结构12所处的电流回路，以使第一磁性结构12断电失去磁性，避免第一磁性结构12对头戴显示器1周围其他电磁性结构产生干扰。

如图1和图2所示，头戴显示器主体11包括主机111以及与该主机111连接的定位支架112，定位支架112配置为将主机111固定于用户头部，第一磁性结构12可以固定于主机111上，也可以固定于定位支架112上，在此不做具体限定。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第一磁性结构12固定于主机111上。由于头戴显示器1的重量通常集中于主机111上，因此将第一磁性结构12固定于主机111上，能够使头戴显示器1受到的磁性力能够有效抵消头戴显示器1的重力。其中，第一磁性结构13可以固定于主机111的壳体外，也可以固定于主机111的壳体内，在此不做具体限定。在一些实施例中，第一磁性结构12固定于主机111的壳体外，且主机111的壳体包括磁场屏蔽层，该磁场屏蔽层能够阻止第一磁性结构12的磁性对主机111的壳体内的电器件产生干扰。

设置于主机111上的第一磁性结构12的数量可以为一个，也可以为多个，在此不做具体限定。

在一些实施例中，如图1所示，第一磁性结构12的数量为多个，多个第一磁性结构12沿主机111的宽度方向(也即是图1所示的方向X)间隔排列。这样，通过多个第一磁性结构12作用，能够增大头戴显示器1受到的磁性力，以使头戴显示器1受到的磁性力能够与头戴显示器1的重力完全抵消，且头戴显示器1受到的多个磁性力分散于主机111沿其宽度方向的多个位置，因此该磁性力能够平稳支撑主机111，提升头戴显示器1的佩戴舒适度。其中，第一磁性结构12的数量可以为2个、3个、4个或者5个等等，在此不做具体限定。示例的，如图1所示，第一磁性结构12的数量为3个。

在上述实施例中，需要说明的是，主机111的宽度方向是指当头戴显示器1佩戴于用户头部并处于使用状态时，主机111上与用户双眼排列方向相平行的方向。

第二方面，本申请实施例提供一种虚拟现实系统，该虚拟现实系统包括头戴显示器1和第二磁性结构2，头戴显示器1为如上任一实施例所述的头戴显示器1，第二磁性结构2配置为吸引或者排斥头戴显示器1的第一磁性结构12，以向该头戴显示器1施加向上的磁性力。

本申请实施例提供的虚拟现实系统，由于该虚拟现实系统包括头戴显示器1和第二磁性结构2，头戴显示器1为如上任一实施例所述的头戴显示器1，第二磁性结构2配置为吸引或者排斥头戴显示器1的第一磁性结构12，以向该头戴显示器1施加向上的磁性力，因此在用户佩戴头戴显示器1时，可通过第二磁性结构2吸引或者排斥头戴显示器1的第一磁性结构12，以向头戴显示器1施加向上的磁性力，该磁性力可以部分或者完全抵消头戴显示器1的重力，从而能够减小头戴显示器1对用户头部产生的压力，进而能够提升头戴显示器1的佩戴舒适度。

在一些实施例中，第二磁性结构2为永磁铁。此第二磁性结构2的结构简单，容易实现，且永磁铁可以长久保留磁性，一次投入，后期产生的维护成本较小。

在另一些实施例中，第二磁性结构2为电磁铁。电磁铁的磁性有无、方向、大小可以控制，便于第二磁性结构2的磁性力的调节，以使施加至头戴显示器1的磁性力能够完全抵消头戴显示器1的重力。

在一些实施例中，如图4所示，虚拟现实系统还包括第二电流调节结构6，该第二电流调节结构6配置为调节第二磁性结构2内的电流大小。这样，可以通过第二电流调节结构6调节第二磁性结构2内电流的大小，达到调节第二磁性结构2的磁性大小的目的，从而能够使施加至头戴显示器1的磁性力完全抵消头戴显示器1的重力。

第二电流调节结构6可以为串联于第二磁性结构2所处电流回路中的变阻器，也可以为与第二磁性结构2的供电电源连接的电压调节器，该电压调节器能够调节该供电电源的输出电压，在此不做具体限定。

在一些实施例中，如图4所示，第二电流调节结构6为串联于第二磁性结构2所处电流回路中的变阻器。这样，可以通过调节该变阻器的阻值，达到调节第二磁性结构2内的电流大小的目的，此第二电流调节结构6简单，容易实现。

在一些实施例中，如图4所示，虚拟现实系统还包括串联于第二磁性结构2所处的电流回路中的第二控制开关7。这样，在头戴显示器1未处于使用状态时，可以通过第二控制开关7切断第二磁性结构2所处的电流回路，以使第二磁性结构2断电失去磁性，避免第二磁性结构2对其周围其他电磁性结构产生干扰。

为了使第二磁性结构2能够吸引或者排斥头戴显示器1的第一磁性结构12，以向该头戴显示器1施加向上的磁性力，头戴显示器1在使用时，第二磁性结构2与头戴显示器1之间需保持一定的方位关系。

在一些实施例中，如图5所示，虚拟现实系统还包括用于支撑座椅8的座椅支撑台3，第二磁性结构2设置于座椅支撑台3内，第二磁性结构2配置为排斥头戴显示器1的第一磁性结构12。这样，用户坐在座椅支撑台3上方的座椅8上，并佩戴头戴显示器1时，座椅支撑台3内的第二磁性结构2处于头戴显示器1的第一磁性结构12的下方，由于第二磁性结构2排斥头戴显示器1的第一磁性结构12，由此，第二磁性结构2能够与第一磁性结构12作用，以向头戴显示器1施加向上的磁性力。且由于座椅支撑台3内的空间较大，因此便于布置第二磁性结构2。

在一些实施例中，如图6所示，虚拟现实系统还包括颈枕4，第二磁性结构2设置于颈枕4内，第二磁性结构2配置为排斥头戴显示器1的第一磁性结构12。这样，用户在同时佩戴头戴显示器1和颈枕4时，颈枕4内的第二磁性结构2处于头戴显示器1的第一磁性结构12的下方，由于第二磁性结构2排斥头戴显示器1的第一磁性结构12，由此，第二磁性结构2能够与第一磁性结构12作用，以向头戴显示器1施加向上的磁性力。

在一些实施例中，如图7所示，虚拟现实系统还包括用于容纳座椅8的座椅机舱5，第二磁性结构2设置于座椅机舱5的顶部，第二磁性结构2配置为吸引头戴显示器1的第一磁性结构12。这样，用户佩戴头戴显示器1，并坐在座椅机舱5内的座椅8上时，座椅机舱5顶部的第二磁性结构2处于头戴显示器1的第一磁性结构12的上方，由于第二磁性结构2吸引头戴显示器1的第一磁性结构12，由此，第二磁性结构2能够与第一磁性结构12作用，以向头戴显示器1施加向上的磁性力。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种头戴显示器，其特征在于，包括头戴显示器主体以及与所述头戴显示器主体固定的第一磁性结构，所述第一磁性结构配置为被独立于所述头戴显示器之外的第二磁性结构吸引或者排斥，以使所述头戴显示器受到向上的磁性力。

2.根据权利要求1所述的头戴显示器，其特征在于，所述第一磁性结构为永磁铁。

3.根据权利要求1所述的头戴显示器，其特征在于，所述第一磁性结构为电磁铁。

4.根据权利要求3所述的头戴显示器，其特征在于，还包括第一电流调节结构，所述第一电流调节结构配置为调节所述第一磁性结构内的电流大小。

5.根据权利要求4所述的头戴显示器，其特征在于，所述第一电流调节结构为串联于所述第一磁性结构所处电流回路中的变阻器。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的头戴显示器，其特征在于，所述头戴显示器主体包括主机以及与所述主机连接的定位支架，所述定位支架配置为将所述主机固定于用户头部，所述第一磁性结构固定于所述主机上。

7.根据权利要求6所述的头戴显示器，其特征在于，所述第一磁性结构的数量为多个，多个所述第一磁性结构沿所述主机的宽度方向间隔排列。

8.一种虚拟现实系统，其特征在于，包括头戴显示器和第二磁性结构，所述头戴显示器为权利要求1～7中任一项所述的头戴显示器，所述第二磁性结构配置为吸引或者排斥所述头戴显示器的第一磁性结构，以向所述头戴显示器施加向上的磁性力。

9.根据权利要求8所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述第二磁性结构为永磁铁。

10.根据权利要求8所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述第二磁性结构为电磁铁。

11.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，还包括第二电流调节结构，所述第二电流调节结构配置为调节所述第二磁性结构内的电流大小。

12.根据权利要求11所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述第二电流调节结构为串联于所述第二磁性结构所处电流回路中的变阻器。

13.根据权利要求8～12中任一项所述的虚拟现实系统，其特征在于，还包括用于支撑座椅的座椅支撑台，所述第二磁性结构设置于所述座椅支撑台内，所述第二磁性结构配置为排斥所述头戴显示器的第一磁性结构。

14.根据权利要求8～12中任一项所述的虚拟现实系统，其特征在于，还包括颈枕，所述第二磁性结构设置于所述颈枕内，所述第二磁性结构配置为排斥所述头戴显示器的第一磁性结构。

15.根据权利要求8～12中任一项所述的虚拟现实系统，其特征在于，还包括用于容纳座椅的座椅机舱，所述第二磁性结构设置于所述座椅机舱的顶部，所述第二磁性结构配置为吸引所述头戴显示器的第一磁性结构。

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