CN112083571A - 头戴式设备支架及头戴式设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种头戴式设备支架及头戴式设备。头戴式设备支架包括镜片架、镜腿、凸轮及弹性件。凸轮可转动设于固定轴上，凸轮上设有轨道。弹性件包括第一扭臂及第二扭臂，第一扭臂固定设于镜片架或镜腿的一端，第二扭臂可移动设于凸轮的轨道上。镜腿相对于镜片架朝向佩戴区的外侧转动，随着镜腿与镜片架之间的夹角增大，弹性件发生旋转压缩，凸轮绕固定轴转动，第二扭臂沿轨道移动，以使驱动镜片架相对于镜腿转动的扭矩大小保持不变。上述头戴式设备支架能够适用于多种佩戴头型，并且可以避免过度夹紧头部，提高用户体验。

Description

头戴式设备支架及头戴式设备

技术领域

本公开涉及一种电子设备，特别涉及一种头戴式设备支架及头戴式设备。

背景技术

头戴式设备(Head Mount Display)头戴虚拟显示器的一种，又称眼镜式显示器、随身影院。因为眼镜式显示器的外形像眼镜，同时专为大屏幕显示音视频播放器的视频图像的，所以形象的称呼其为视频眼镜(video glasses)。

其中，头戴式设备中的混合现实AR(Augmented Reality)眼镜可以实现诸多功能，可以看作是一台微型手机，通过跟踪眼球实现轨迹判断用户目前处于的状态，并开启相应的功能。

在AR眼镜的使用过程中，AR眼镜往往需要通过AR眼镜支架围绕头一周进行佩戴。为保证AR眼镜的强度，AR眼镜支架的形状为固定形状。但是，由于佩戴者的头型、脸型、胖瘦不同，则佩戴AR眼镜的松紧程度对于不同佩戴者而言往往不同，因此，固定形状AR眼镜支架会导致不同的佩戴者用户体验不同，降低AR眼镜佩戴者的舒适性。

发明内容

本公开的目的在于提供一种能够适用于多种佩戴头型、避免过度挤压头部，以提高用户体验的头戴式设备镜支架。

根据本公开的一方面，提供了一种AR眼镜支架。

一种AR眼镜支架，其特征在于，包括，

镜片架；

镜腿，其一端与所述镜片架的一端通过固定轴可转动连接，所述镜腿与所述镜片架围成一用于佩戴的佩戴区；及

凸轮，可转动设于所述固定轴上，所述凸轮上设有轨道；

弹性件，所述弹性件包括第一扭臂及第二扭臂，所述第一扭臂固定设于所述镜片架或镜腿的一端，所述第二扭臂可移动设于所述凸轮的轨道上；

其中，所述镜腿相对于所述镜片架朝向所述佩戴区的外侧转动，随着所述镜腿与所述镜片架之间的夹角增大，所述弹性件发生旋转压缩，所述凸轮绕所述固定轴转动，所述第二扭臂沿所述轨道移动，以使驱动所述镜片架相对于所述镜腿转动的扭矩大小保持不变。

本申请的另一方面还提供一种头戴式设备。

一种头戴式设备包括上述头戴式设备支架及成像镜片，所述成像镜片安装于所述镜片架上。

上述头戴式设备支架通过转轴可转动连接镜片架与镜腿。当镜腿相对于镜片架朝向佩戴区的外侧转动，以调节佩戴区的形状及其大小，从而可以使佩戴区能够适配多种头型和不同大小的头型，并且调节佩戴方便，提供用户体验。

当对头戴式设备的佩戴区进行调整的时候，增大镜腿与镜片架之间的夹角，直至达到佩戴者的使用尺寸的过程中，弹性件旋转压缩形变量组件增大，则弹性件的弹性力也逐渐增大。弹性件旋转压缩，带动设置于凸轮的轨道上的第二扭臂沿着轨道移动。在第二扭臂沿着轨道移动的过程中，以使驱动镜片架相对于镜腿转动的扭矩大小保持不变。

上述头戴式设备的佩戴或使用的时候，镜腿与镜片架处于力矩平衡状态。佩戴者所感受到镜腿对头部的反作用力的力矩大小等于镜片架与镜腿相对于固定轴的扭转力的力矩大小。因此，佩戴者所感受到镜腿对头部的反作用力的力矩大小也基本保持不变。由于佩戴者所感受到镜腿对头部的反作用力的受力点的位置不会变化，则佩戴者所感受到镜腿对头部的反作用力的大小也不会改变，由反作用力带来的夹紧感觉也基本保持不变。

因此，上述头戴式设备支架及头戴式设备可以避免镜腿对头部产生强烈的挤压，增强佩戴者的佩戴的舒适性，提高用户体验。当佩戴者取下上述头戴式设备的时候，由于弹性件具有弹性恢复力，则弹性件自动回弹，使头戴式设备的佩戴区回复到原始状态，以备后续使用。

附图说明

图1为根据本公开的一实施方式的AR眼镜支架的结构示意图；

图2为根据图1所示的AR眼镜支架的A部分的局部放大图；

图3为根据图1所示的铰接模组的爆炸图；

图4为根据图1所示的铰接模组在某一状态的结构示意图；

图5为根据图4所示的铰接模组在另一状态的结构示意图。

附图标记说明如下：

10、AR眼镜支架；20、成像镜片；

11、镜片架；111、第一凸耳；112、固定柱；113、第一定位槽；

12、镜腿；121、第二凸耳；122、第二定位槽；

13、铰接模组；

131、固定轴；11311、凸沿；1312、限位止环；

132、凸轮；1321、轨道；

133、弹性件；1331、第一扭臂、1332、第二扭臂；1333、弹簧线圈；1334、回弯部；

14、调节支架；

15、佩戴区；

16、避让缺口。

具体实施方式

尽管本发明可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本公开原理的示范性说明，而并非旨在将本发明限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本公开的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本发明的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。

本实施方式的头戴式设备包括头戴式设备支架及成像镜片。成像镜片安装于镜片架上。头戴式设备可以应用于多个领域，例如，游戏、电影、教育、军事、医疗、企业、电商等多个领域，此处对头戴式设备的应用领域不做限定。并且，头戴式设备可以为3D眼镜、虚拟现实VR(Virtual Reality)眼镜、混合现实AR(Augmented Reality)眼镜等。

具体在本实施方式中，头戴式设备以AR眼镜为例进行说明，其他实施方式不再赘述。

AR眼镜会使佩戴者看到的场景为虚拟画面与现实生活综合。AR眼镜可以实现诸多功能，可以看作是一台微型手机，通过跟踪眼球实现轨迹判断用户目前处于的状态，并开启相应的功能。

请参见图1，本实施方式的AR眼镜包括AR眼镜支架10及成像镜片20。成像镜片20安装于AR眼镜支架10上。成像镜片20用于成像AR眼镜的图像。成像镜片20可以为一个或多个，根据不同需要，相应设计成像镜片20的个数即可，此处对成像镜片20的个数不做限定。

请参见图1，AR眼镜支架10包括镜片架11、镜腿12及铰接模组13。镜片架11用于安装成像镜片。镜片架11与镜腿12通过铰接模组13铰接连接。

镜腿12与镜片架11连接形成AR眼镜支架。AR眼镜支架可以为一闭合环状结构，也可以为半闭合的箍状结构，此处不做限定。因此，镜腿12与镜片架11围成用于佩戴的佩戴区15，可以为封闭区，也可以为半封闭区。

具体在本实施方式中，AR眼镜支架为一闭合环状结构。则佩戴区15为环形。AR眼镜支架还包括调节支架14。镜片架11设于AR眼镜支架的前端。则调节支架14相对设于AR眼镜支架的后端。

具体地，镜腿12为两个，即左右镜腿。左右两个镜腿12的前端与镜片架11的两端连接，左右镜腿12的后端分别与调节支架14的两端连接，以形式上述闭合环状结构。

可以理解，镜腿12也可以为一个。即，左右镜腿12及头尾部为一体结构，镜腿12的两端分别与镜片架11的两端连接。

请参见图1，并且，具体在本实施方式中，镜片架11的端面111与镜腿12的端面121相互抵接。镜片架11的端面111及/或镜腿12的端面121上开设有避让缺口16。避让缺口16为镜腿12的端面121相对于镜片架11的端面111转动提供转动空间。避让缺口16可以避免镜腿12与镜片架11之间发生干涉。

镜腿12通过铰接模组13相对于镜片架11朝向佩戴区15的外侧或内侧转动，以调节佩戴区15的形状及其大小，从而可以使佩戴区15能够适配多种头型和不同大小的头型。

请参见图2，具体在本实施方式中，铰接模组13包括固定轴131、凸轮132、弹性件133。

请参见图3，镜腿12的一端与镜片架11的一端通过固定轴131可转动连接。镜片架11朝向镜腿12的端面上设有第一凸耳111，镜腿12的朝向镜片架11的端面设有第二凸耳121，第一凸耳111与第二凸耳121通过固定轴131可转动连接。

具体在本实施方式中，第一凸耳111的个数为两个，且相对设置。第二凸耳121间隔设于两个第一凸耳111之间，当镜腿12相对于镜片架11相对转动的时候，第二凸耳121能够稳定位于两个第一凸耳111之间，保证镜腿12能够相对于镜片架11稳定转动。

可以理解，第一凸耳111的个数不做限定，在其他实施方式中，第二凸耳121的个数也可以为两个，第一凸耳111间隔设于两个第二凸耳121之间，同样可以达到镜腿12能够稳定相对于镜片架11转动的目的。

凸轮132大致呈椭圆形，凸轮132的一侧开设有轨道1321。凸轮132可转动设于固定轴131上。凸轮132、第二凸耳121与第一凸耳111之间重叠设置，通过固定轴131使凸轮132、第二凸耳121与第一凸耳111三者之间实现可转动连接。

并且，固定轴131的一端设有凸沿1311，凸沿1311可以于凸轮132、第二凸耳121与第一凸耳111的一侧止挡。则固定轴131的另一端设有限位止环1312。限位止环1312以于凸轮132、第二凸耳121与第一凸耳111的另一侧止挡。可以理解，限位止环1312可以为卡簧、卡环等。

凸轮132的轨道1321为弧形。轨道1321的形状可以为多种形状。例如，圆弧形、椭圆弧形等。或者，轨道1321还可以为导槽等结构。

具体在本实施方式中，轨道1321为凹形弧面。

请参见图3，弹性件133包括第一扭臂1331及第二扭臂1332。其中，第二扭臂1332的长度大于第一扭臂1331的长度。第一扭臂1331固定设于镜腿12的一端，第二扭臂1332可移动设于凸轮132的轨道1321上。第一扭臂1331可以通过抵持限位、粘接、焊接或者螺栓螺接的方式与镜腿12实现固定连接，固定方式不做限定。第二扭臂1332的自由端设有回弯部1334。回弯部1334用于与凸轮132抱箍连接。并且，回弯部1334能够沿凸轮132的轨道1321滑动。

并且，第一扭臂1331与第二扭臂1332之间设有弹簧线圈1333。弹性件133设于镜片架11上。镜片架11上设有用于固定弹性件133的固定柱112。弹簧线圈1333套设于固定柱112上。

固定柱112方便弹性件133的安装固定，当弹性件133发生形变的时候，保证弹性件133的位置保持稳定。可以理解，弹性件133可以为扭簧。

第一扭臂1331与镜腿12固定，第二扭臂1332与凸轮132连接。凸轮132转动带动第二扭臂1332转动，改变第一扭臂1331与第二扭臂1332之间的夹角，使弹簧线圈1333发生弹性形变。

具体在本实施方式中，镜片架11靠近镜腿12的端部开设有第一定位槽113。镜腿12靠近镜片架11的端部开设有第二定位槽122。弹性件133定位于第一定位槽113内。凸轮132定位于第二定位槽122内。具体在本实施方式中，固定柱112设于第一定位槽113的底部。弹性件133的第一扭臂1331与第一定位槽113的侧壁相互抵持限位。

具体地，第二定位槽122及第一定位槽113均为凹槽。凸轮132及弹性件133分别设于第二定位槽122及第一定位槽113内，则可以保证铰接模组嵌入在镜腿12及镜片架11上，避免凸轮132及弹性件133相对于突出于镜腿12及镜片架11。

在其他实施方式中，第二定位槽122及第一定位槽113均可以省略。凸轮132可以直接突出设于镜腿12上，弹性件133突出设于镜片架11上。

其中，镜腿12相对于镜片架11朝向佩戴区15的外侧转动，随着镜腿12与镜片架11之间的夹角增大，弹性件133发生旋转压缩，弹性件133随着形变量的增大，其产生的弹性力F也逐渐增大。

请参见图4及图5，凸轮132绕固定轴131转动，第二扭臂1332沿轨道1321移动。由于，第二扭臂1332作用在轨道1321上的扭转力F₁为弹性力F的一个分力。弹性力F分解为朝向固定轴轴心方向的F₂及垂直于F₂的扭转力F₁。

由于F₂相对于固定轴131的力矩大小为零。因此，弹性力F对镜腿12相对于镜片架11的转动提供有效力矩的分力为扭转力F₁。扭转力F₁与弹性力F之间的夹角为θ，并且，扭转力F₁满足以下关系：

F₁＝F*cosθ，

因此，当弹性件133发生的弹性形变量逐渐变大的时候，弹性件133的弹性力F也逐渐增大。并且，镜腿12与镜片架11之间的夹角增大，角度θ也会逐渐增大，而cosθ会逐渐减小。通过改变轨道1321的斜率大小，可以使第二扭臂1332作用在轨道1321上的扭转力F₁的大小随着镜腿12与镜片架11之间的夹角增大而逐渐减小。

当镜腿12与镜片架11之间的夹角增大的时候，在第二扭臂1332沿轨道1321的移动方向，轨道1321上各点与固定轴131之间距离逐渐增大。

通过改变轨道1321的斜率大小，可以使第二扭臂1332作用在轨道1321上的扭转力F₁随着镜腿12与镜片架11之间的夹角增大而逐渐减小。因此，即使，则扭转力F₁相对于固定轴131的轴心距离逐渐增大，则扭转力F₁相对于固定轴131的扭矩大小保持不变。

在AR眼镜的佩戴或使用的时候，镜腿12与镜片架11处于力矩平衡状态。因此，佩戴者所感受到镜腿12对头部的反作用力的力矩大小等于镜片架11与镜腿12相对于固定轴131的扭转力的力矩大小。因此，当镜片架11与镜腿12相对于固定轴131的扭转力的力矩大小保持基本不变的时候，由于佩戴者所感受到镜腿12对头部的反作用力的受力点不会变化，则佩戴者所感受到镜腿12对头部的反作用力的大小也不会改变，因此由反作用力带来的夹紧感觉也基本保持不变，避免镜腿对头部产生强烈的挤压，增强佩戴者的佩戴的舒适性，提高用户体验。

在其他实施方式中，通过改变轨道1321的形状，可以使轨道1321上各点与固定轴131之间的距离相同。

则，当弹性件133的弹性力F逐渐增大。镜腿12与镜片架11之间的夹角增大，角度θ也会逐渐增大，而cosθ会逐渐减小，扭转力F₁的大小保持不变。因此，扭转力F₁相对于固定轴131的扭矩大小保持不变。

因此，佩戴者所感受到镜腿12对头部的反作用力的力矩大小也基本保持不变，佩戴者头部感受到的反作用力大小保持一致，避免过紧挤压头部，使佩戴者产生不适。

请再次参阅图1及图2，弹性件133的一端与镜片架11固定连接，另一端通过凸轮132传导镜腿12的转动角度。镜腿12相对于镜片架11朝向佩戴区的外侧转动，带动弹性件133的第一扭臂1331与第二扭臂1332相对转动，第二扭臂1332沿轨道1321运动，弹性件133产生弹性形变。弹性件133恢复弹性形变，镜腿12相对于镜片架11相对于佩戴区的内侧转动。

当对AR眼镜的佩戴区进行调整的时候，弹性件133发生弹性形变，增大佩戴区的宽度，以适应佩戴者的使用需求，同时可以避免镜腿12过度挤压佩戴者的头部使佩戴者产生不适，增强佩戴者的佩戴的舒适性，提高用户体验。

当佩戴者取下上述AR眼镜的时候，由于弹性件133的弹性恢复力，镜腿12与镜片架11反向回转，第二扭臂1332沿着凸轮132的轨道1321自动回移，使AR眼镜的佩戴区回复到原始状态，以备后续使用。

在其他实施方式中，凸轮132还可以设于镜片架11上，弹性件133还可以固定设于镜腿12上。此处对凸轮132及弹性件133的设置位置不做限定，只要当镜片架11与镜腿12之间发生相对转动的时候，凸轮132及弹性件133能够随之发生运动即可。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本公开，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种头戴式设备支架，其特征在于，包括，

镜片架；

镜腿，其一端与所述镜片架的一端通过固定轴可转动连接，所述镜腿与所述镜片架围成一用于佩戴的佩戴区；及

凸轮，可转动设于所述固定轴上，所述凸轮上设有轨道；

弹性件，所述弹性件包括第一扭臂及第二扭臂，所述第一扭臂固定设于所述镜片架或镜腿的一端，所述第二扭臂可移动设于所述凸轮的轨道上；

其中，所述镜腿相对于所述镜片架朝向所述佩戴区的外侧转动，随着所述镜腿与所述镜片架之间的夹角增大，所述弹性件发生旋转压缩，所述凸轮绕所述固定轴转动，所述第二扭臂沿所述轨道移动，以使驱动所述镜片架相对于所述镜腿转动的扭矩大小保持不变。

2.根据权利要求1所述的头戴式设备支架，其特征在于，所述镜腿靠近所述镜片架的端部开设有用于定位所述凸轮的第一定位槽，所述镜片架靠近所述镜腿的端部开设有用于定位所述弹性件的第二定位槽，所述弹性件的第一扭臂与所述第二定位槽的侧壁相互抵持限位。

3.根据权利要求1所述的头戴式设备支架，其特征在于，所述镜片架朝向所述镜腿的端面上设有第一凸耳，所述镜腿的朝向所述镜片架的端面设有第二凸耳，所述第一凸耳与所述第二凸耳通过所述固定轴可转动连接。

4.根据权利要求1所述的头戴式设备支架，其特征在于，所述弹性件还包括设于所述第一扭臂与所述第二扭臂之间的弹簧线圈，改变所述第一扭臂与所述第二扭臂之间的夹角，使所述弹簧线圈发生弹性形变。

5.根据权利要求4所述的头戴式设备支架，其特征在于，所述第二定位槽的底部设有固定柱，所述弹簧线圈套设于所述固定柱上。

6.根据权利要求1所述的头戴式设备支架，其特征在于，所述第二扭臂的长度大于所述第一扭臂的长度。

7.根据权利要求1所述的头戴式设备支架，其特征在于，所述轨道为弧形凹面。

8.根据权利要求1所述的头戴式设备支架，其特征在于，当所述镜腿与所述镜片架之间的夹角增大的时候，沿所述第二扭臂沿所述轨道的移动方向，所述轨道上各点与所述固定轴之间距离逐渐增大。

9.根据权利要求1所述的头戴式设备支架，其特征在于，所述轨道上各点与所述固定轴之间的距离相同。

10.一种头戴式设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的头戴式设备支架及成像镜片，所述成像镜片安装于所述镜片架上。

Images