CN112444996A - 具有张紧调节的头戴式设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有张紧调节的头戴式设备，该头戴式设备包括设备外壳、连接到该设备外壳以相对于用户支撑该设备外壳的支撑结构、连接到该设备外壳以显示内容的显示设备、与该显示设备相关联的光学系统以及生成传感器输出信号的传感器。该头戴式设备还包括基于该传感器输出信号来确定张紧命令的张紧控制器，以及根据该张紧命令向该用户施加张紧力以便限制该设备外壳相对于该用户的运动的张紧调节器。

Description

具有张紧调节的头戴式设备
技术领域
本公开整体涉及头戴式设备领域。
背景技术
显示计算机生成现实内容的头戴式设备包括显示设备和将光从显示设备引导到用户眼睛的光学器件。支撑结构将设备相对于用户头部保持在适当位置。
发明内容
本公开的一个方面是头戴式设备。所述头戴式设备包括设备外壳、连接到所述设备外壳以相对于用户支撑所述设备外壳的支撑结构、连接到所述设备外壳以显示内容的显示设备、与所述显示设备相关联的光学系统以及生成传感器输出信号的传感器。所述头戴式设备还包括基于所述传感器输出信号来确定张紧命令的张紧控制器，以及根据所述张紧命令向所述用户施加张紧力以便限制所述设备外壳相对于所述用户的运动的张紧调节器。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述支撑结构可包括能够相对于所述设备外壳枢转的边撑部分，并且所述张紧调节器包括主动张紧部件，所述主动张紧部件被配置为根据所述张紧命令使得所述边撑部分相对于所述设备外壳枢转。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述主动张紧部件可包括电动马达。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述张紧调节器可包括被动张紧部件。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述张紧调节器可包括接触垫和致动器，所述致动器连接到所述接触垫以通过所述接触垫的移动来施加张紧力。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述接触垫可以是被配置为接合用户的鼻部的鼻垫。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述张紧调节器可包括能够在回缩位置和伸长位置之间移动的能够展开的接触特征部。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述张紧调节器可包括被配置为接合用户的耳部的钩部分，所述钩部分通过机动铰链连接到所述支撑结构，并且所述张紧调节器被配置为通过使用所述机动铰链引起所述钩部分的移动来施加张紧力。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述张紧调节器可包括致动器和质量块，并且所述张紧调节器被配置为通过使用所述致动器移动所述质量块来施加张紧力。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述支撑结构可包括边撑部分，并且所述张紧调节器被配置为通过使得所述边撑部分在正常位置和弯曲位置之间移动来施加张紧力。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器可包括运动传感器，所述传感器输出信号包括运动信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述运动信号来确定所述张紧命令。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器可包括眼睛跟踪相机，所述传感器输出信号包括眼睛跟踪信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述眼睛跟踪信号来确定所述张紧命令。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器可包括生物特征传感器，所述传感器输出信号包括生物特征信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述生物特征信号来确定所述张紧命令。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器可包括压力传感器，所述传感器输出信号包括压力信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述压力信号来确定所述张紧命令。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述压力传感器可包括与所述用户的鼻部接合的鼻垫。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述设备外壳和所述支撑结构可限定眼镜型构型。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述设备外壳和所述支撑结构可限定护目镜型构型。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述设备外壳和所述支撑结构可限定环型构型。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述张紧控制器被配置为使用所述传感器输出信号来确定用户行为简档，并且所述用户行为简档包括描述在延长的时间段内观察到的状态的信息，所述张紧控制器被配置为基于所述传感器输出信号和所述用户行为简档来确定运动预测，并且所述张紧控制器被配置为基于所述运动预测来确定所述张紧命令。
在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器包括运动传感器，所述传感器输出信号包括运动信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述运动信号来确定所述张紧命令。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器包括眼睛跟踪相机，所述传感器输出信号包括眼睛跟踪信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述眼睛跟踪信号来确定所述张紧命令。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器包括生物特征传感器，所述传感器输出信号包括生物特征信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述生物特征信号来确定所述张紧命令。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器包括压力传感器，所述传感器输出信号包括压力信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述压力信号来确定所述张紧命令。在根据本公开的第一方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述压力传感器包括与所述用户的鼻部接合的鼻垫。
本公开的第二方面是一种头戴式设备，所述头戴式设备包括设备外壳、连接到所述设备外壳以相对于用户支撑所述设备外壳的支撑结构、连接到所述设备外壳以显示内容的显示设备、与所述显示设备相关联的光学系统、生成传感器输出信号的传感器以及张紧控制器。所述张紧控制器被配置为使用所述传感器输出信号来确定用户行为简档，其中所述用户行为简档包括描述在延长的时间段内观察到的状态的信息。所述张紧控制器还被配置为基于所述传感器输出信号和所述用户行为简档来确定运动预测。所述张紧控制器还被配置为基于所述运动预测来确定张紧命令。所述头戴式设备还包括张紧调节器，所述张紧调节器根据所述张紧命令向所述用户施加张紧力，以便限制所述设备外壳相对于所述用户的运动。
在根据本公开的第二方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器包括运动传感器，所述传感器输出信号包括运动信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述运动信号来确定所述张紧命令。在根据本公开的第二方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器包括眼睛跟踪相机，所述传感器输出信号包括眼睛跟踪信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述眼睛跟踪信号来确定所述张紧命令。在根据本公开的第二方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器包括生物特征传感器，所述传感器输出信号包括生物特征信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述生物特征信号来确定所述张紧命令。在根据本公开的第二方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述传感器包括压力传感器，所述传感器输出信号包括压力信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述压力信号来确定所述张紧命令。在根据本公开的第二方面的所述头戴式设备的一些具体实施中，所述压力传感器包括与所述用户的鼻部接合的鼻垫。
本公开的第三方面是一种用于控制由头戴式设备的张紧调节器施加的张紧力的方法。所述方法包括：从传感器获得传感器输出信号；使用所述传感器输出信号来确定用户行为简档，其中所述用户行为简档包括描述在延长的时间段内观察到的状态的信息；基于所述传感器输出信号和所述用户行为简档来确定运动预测；基于所述运动预测来确定张紧命令；以及根据所述张紧命令使用所述张紧调节器来施加张紧力。
在根据本公开第三方面的所述方法的一些具体实施中，所述张紧调节器包括根据所述张紧命令枢转的可枢转部分。在根据本公开第三方面的所述方法的一些具体实施中，所述张紧调节器包括接触垫和致动器，所述致动器连接到所述接触垫以通过所述接触垫的移动来施加张紧力。在根据本公开第三方面的所述方法的一些具体实施中，所述张紧调节器包括能够展开的接触特征部，所述能够展开的接触特征部能够根据所述张紧命令在回缩位置和伸长位置之间移动。在根据本公开第三方面的所述方法的一些具体实施中，所述张紧调节器包括被配置为接合用户的耳部的钩部分，并且所述张紧调节器包括被配置为根据所述张紧命令来移动所述钩部分的机动铰链。在根据本公开第三方面的所述方法的一些具体实施中，所述张紧调节器包括致动器和质量块，并且所述张紧调节器被配置为根据所述张紧命令通过使用所述致动器移动所述质量块来施加张紧力。在根据本公开第三方面的所述方法的一些具体实施中，所述张紧调节器包括边撑部分，并且所述张紧调节器被配置为通过使得边撑部分在正常位置和弯曲位置之间移动来施加张紧力。
附图说明
图1是示出用于头戴式设备的硬件配置的示例的框图。
图2是示出佩戴在用户头部上具有护目镜型构型的头戴式设备的侧视图图示。
图3是示出佩戴在用户头部上具有环型构型的头戴式设备的侧视图图示。
图4是示出佩戴在用户头部上具有眼镜型构型的头戴式设备的侧视图图示。
图5是根据第一示例示出张紧控制器的框图。
图6是根据第二示例示出张紧控制器的框图。
图7是根据第三示例示出张紧控制器的框图。
图8是根据第四示例示出张紧控制器的框图。
图9是示出包括压力换能器和接触垫的压力传感器的示例性具体实施的图示。
图10是根据第五示例示出张紧控制器的框图。
图11是根据第六示例示出张紧控制器的框图。
图12是根据第七示例示出张紧控制器的框图。
图13是根据第一示例示出张紧调节器的图示。
图14是根据第二示例示出张紧调节器的图示。
图15是根据第三示例示出张紧调节器的图示，该张紧调节器具有处于回缩位置的能够展开的接触特征部。
图16是根据第三示例示出张紧调节器的图示，该张紧调节器具有处于伸长位置的能够展开的接触特征部。
图17是根据第四示例示出张紧调节器的图示。
图18是根据第五示例示出张紧调节器的图示。
图19是根据第六示例示出张紧调节器的图示。
图20是根据第一示例示出用于控制头戴式设备的张紧力的过程的流程图。
图21是根据第二示例示出用于控制头戴式设备的张紧力的过程的流程图。
具体实施方式
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年9月3日提交的美国临时专利申请号62/895,208的权益，该申请全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
本公开涉及用于向用户显示计算机生成现实(CGR)内容的头戴式设备。这些头戴式设备所使用的光学系统通常取决于光学系统与用户眼睛之间的一致位置关系，以产生具有良好图形保真度的图像。在虚拟现实类型的设备中，光学系统相对于用户头部的相对运动可导致模糊和失真。在其中内容被显示在半透明光学元件上使得物理环境保持可见的增强现实类型设备中，光学系统相对于用户头部的相对运动可导致计算机生成现实内容相对于物理环境的未对准以及模糊和失真。
张紧头戴式设备(使得其在大多数情况下将抵抗相对于用户头部(例如，用户头部的速度、加速度和/或取向)的移动)可导致用户体验到不舒服的紧绷感。
本文的系统和方法涉及头戴式设备的特征部，这些特征部被配置为提供适当水平的张紧力，使得头戴式设备相对于用户头部的运动被阻止。在一些具体实施中，主动控制张紧特征部响应于感测到的条件(例如，用户头部的速度、加速度和/或取向)或对未来条件(例如，用户头部的速度、加速度和/或取向)的预期而调节由支撑结构施加到用户头部的张紧力的水平。
图1是示出用于头戴式设备100的硬件配置的示例的框图。头戴式设备100旨在佩戴在用户头部上并且包括被配置为向用户显示内容的部件。头戴式设备100中包括的部件可被配置为跟踪用户身体的部分(诸如用户的头部和手)的运动。由头戴式设备的部件获得的运动跟踪信息可用作控制向用户生成和显示内容的方面的输入，使得向用户显示的内容可以是CGR体验的一部分，在该CGR体验中，用户能够查看虚拟环境和虚拟对象并与之交互。如本文将进一步解释的，CGR体验包括对独立于周围物理环境的计算机生成的内容的显示(例如，虚拟现实)，以及对相对于周围物理环境被覆盖的计算机生成的内容的显示(例如，增强现实)。
在例示的示例中，头戴式设备100包括设备外壳102、面部密封件104、支撑结构106、处理器108、存储器110、存储设备112、通信设备114、传感器116、电源118、显示设备120、光学系统122和张紧设备124。
设备外壳102是支撑包括在头戴式设备中的各种其他部件的结构。设备外壳102可具有大致对应于普通人头部的宽度的尺寸和形状。设备外壳102可具有大致对应于普通人的前额和颧骨之间的距离的高度，使得设备外壳在普通人的眼眶上方和下方延伸。在一个具体实施中，设备外壳102可以是头戴式设备的其他部件所连接的框架。设备外壳102可以是封闭的结构，使得头戴式设备100的某些部件被容纳在设备外壳102内，从而被保护免受损坏。
面部密封件104连接到设备外壳102并且位于设备外壳102的周边周围可能与用户的面部接触的区域处。面部密封件104用于适形于用户面部的部分，以允许支撑结构106被张紧到将限制设备外壳102相对于用户头部的运动的程度。面部密封件104还可用于减少来自用户周围的物理环境的到达用户眼睛的光量。面部密封件104可接触用户面部的区域，诸如用户的前额、太阳穴和面颊。面部密封件104可由可压缩材料(诸如，开孔泡沫或闭孔泡沫)形成。在一些具体实施中，诸如当使用眼镜型构型来实现头戴式设备100时，从头戴式设备100中省略面部密封件104。
支撑结构106连接到设备外壳102。支撑结构106是用于将设备外壳102相对于用户头部固定在适当位置的部件或部件集合，使得设备外壳102被限制相对于用户头部移动并且在使用期间保持舒适的位置。支撑结构106可使用刚性结构、弹性柔性条带或非弹性柔性条带来实现。
处理器108是可操作以执行计算机程序指令并且可操作以执行由这些计算机程序指令描述的操作的设备。处理器108可使用一个或多个常规设备和/或一个或多个专用设备来实现。例如，处理器108可使用一个或多个中央处理单元、一个或多个图形处理单元、一个或多个专用集成电路和/或一个或多个现场可编程门阵列来实现。处理器108可设置有使得处理器108执行特定功能的计算机可执行指令。存储器110可以是一个或多个易失性、高速、短期信息存储设备诸如随机存取存储器模块。
存储设备112旨在允许计算机程序指令和其他数据的长期存储。用作存储设备112的合适设备的示例包括各种类型的非易失性信息存储设备，诸如闪存存储器模块、硬盘驱动器或固态驱动器。
通信设备114支持与其他设备的有线或无线通信。可使用任何合适的有线或无线通信协议。
传感器116是结合到头戴式设备100中以生成传感器输出信号的部件，这些传感器输出信号将被处理器108用作输入以用于生成CGR内容并且控制张紧力，如本文将描述的。传感器116包括便于运动跟踪(例如，头部跟踪和任选地在六个自由度上的手持控制器跟踪)的部件。传感器116还可包括由设备用来以任何方式生成和/或增强用户体验的附加传感器。传感器116可包括常规部件，诸如相机、红外相机、红外发射器、深度相机、结构光感测设备、加速度计、陀螺仪和磁力仪。传感器116还可包括生物特征传感器，这些生物特征传感器可操作以用于人的物理或生理特征，例如以用于用户识别和授权。生物特征传感器可包括指纹扫描器、视网膜扫描器和面部扫描器(例如，可操作以获得图像和/或三维表面表示的二维和三维扫描部件)。其他类型的设备可结合到传感器116中。由传感器116生成的信息作为输入被提供给头戴式设备100的其他部件，诸如处理器108。
电源118向头戴式设备100的部件提供电力。在一些具体实施中，电源118是与电力的有线连接。在一些具体实施中，电源118可包括任何合适类型的电池，诸如可再充电电池。在包括电池的具体实施中，头戴式设备100可包括便于有线或无线再充电的部件。
显示设备120连接到设备外壳102并且用于向用户显示内容。显示设备120是发光显示设备，诸如任何合适类型的视频显示器，其能够响应于从处理器108接收到的信号而输出图像。显示设备120可为根据来自图像的像素值根据颜色和强度来选择性地照明各个显示元件的类型。例如，显示设备可使用液晶显示器(LCD)设备、发光二极管(LED)显示设备、硅基液晶(LCoS)显示设备、有机发光二极管(OLED)显示设备或任何其他合适类型的显示设备来实现。显示设备120可包括多个单独的显示设备(例如，对应于用户的左眼和用户的右眼并排布置的两个显示屏或其他显示设备)。
光学系统122与显示设备120相关联并且光学地耦接到显示设备120。光学系统连接到设备外壳102，使得光学系统122的部分(例如，透镜)被定位成邻近用户的眼睛。光学系统122将来自显示设备120的发射光引导到用户的眼睛。光学系统122可被配置为将发射光与环境光隔离(例如，如在虚拟现实类型系统中)，或者可被配置为将发射光与环境光组合，使得在发射光与环境光之间建立空间对应性(例如，如在增强现实类型系统中)。光学系统122可包括透镜、反射器、偏振器、滤光器、光学组合器和/或其他光学部件。
张紧设备124被配置为调节施加到支撑结构106的张紧力的量，以便保持头戴式设备100相对于用户头部的位置。张紧设备124可包括张紧控制器126和张紧调节器128。
张紧控制器126被配置为向张紧调节器128输出张紧命令。张紧命令控制张紧调节器128的操作，诸如通过使得张紧调节器128设置指定量的张紧力(例如，在闭环控制下使用力传感器)，以增大张紧力或减小张紧力。张紧控制器126可基于感测到的条件来确定张紧命令。例如，张紧控制器126可使用来自传感器116的输入来响应于增大的速度和/或加速度而命令增大张紧力，或者可响应于减小的速度和/或加速度而命令减小张紧力。
张紧控制器126可基于预测的未来状况来确定张紧命令。可使用来自传感器116的输入和/或基于由处理器108输出以由显示设备120向用户显示的内容来确定预测的未来条件。例如，由处理器108输出的内容可包括元数据，该元数据包括指定预期运动水平或建议张紧力水平的代码，并且该元数据可用作张紧控制器126进行预测张紧控制的基础。本文将描述张紧控制器126的具体实施方式。
张紧控制器126是能够调节和控制由支撑结构106施加的张紧力的量的设备。张紧控制器126可连接到或位于设备外壳102和/或头戴式设备100的支撑结构106中。本文将描述张紧调节器128的具体实施方式。
在头戴式设备100的一些具体实施中，这些部件中的一些或全部可被包括在可移除的单独的设备中。例如，处理器108、存储器110和/或存储设备112、通信设备114和传感器116中的任一者或全部可结合在连接(例如，通过对接)到头戴式设备100的其他部分的设备(诸如智能电话)中。
在头戴式设备100的一些具体实施中，处理器108、存储器110和/或存储设备112被省略，并且对应的功能由与头戴式设备100通信的外部设备执行。在此类具体实施中，头戴式设备100可包括支持使用有线连接或使用通信设备114建立的无线连接与外部设备进行数据传输连接的部件。
可结合在张紧设备124中或与该张紧设备一起使用的传感器、张紧控制器、张紧调节器和处理器的示例在本文中相对于图2至图21来描述。这些部件中的任一者或全部可包括在头戴式设备100中，并且以任何组合结合在张紧设备124中或与该张紧设备一起使用，并且这些部件和过程的描述以引用方式并入头戴式设备100的描述中。
图2是示出佩戴在用户头部230上具有护目镜型构型的头戴式设备200的侧视图图示。头戴式设备200是可用于实现头戴式设备100的配置的示例。头戴式设备100的描述适用于头戴式设备200，并且相对于头戴式设备100描述的部件和特征部可包括在头戴式设备200中。
头戴式设备200包括外壳202、条带206形式的支撑结构和张紧设备224。条带206连接到外壳202的侧面并且围绕用户头部230延伸，以相对于用户头部230固定外壳202并且限制相对运动。在一些具体实施中，条带206是刚性的。在一些具体实施中，条带206是柔性的。在一些具体实施中，条带206包括一个或多个刚性部分和一个或多个柔性部分。张紧设备224位于条带206中(如图2所示)、外壳202中或外壳202和条带206两者中。
图3是示出佩戴在用户头部330上具有环型构型的头戴式设备300的侧视图图示。头戴式设备300是可用于实现头戴式设备100的配置的示例。头戴式设备100的描述适用于头戴式设备300，并且相对于头戴式设备100描述的部件和特征部可包括在头戴式设备300中。
头戴式设备300包括外壳302、环带306形式的支撑结构和张紧设备324。环带306连接到外壳302的顶部，使得外壳302悬挂在环带306上。环带306围绕用户头部330延伸，以相对于用户头部330固定外壳302并且限制相对运动。环带306可被取向成使得从前后方向观察时其向下成角度，使得环带306的前端(外壳302悬挂于其上)高于环带306的后端。环带306为大体刚性的，可以为完全刚性的或者可包括柔性部分。张紧设备324位于环带306中(如图3所示)、外壳302中或外壳302和环带306两者中。
图4是示出佩戴在用户头部430上具有眼镜型构型的头戴式设备400的侧视图图示。头戴式设备400是可用于实现头戴式设备100的配置的示例。头戴式设备100的描述适用于头戴式设备400，并且相对于头戴式设备100描述的部件和特征部可包括在头戴式设备400中。
头戴式设备400包括外壳402、边撑部分406形式的支撑结构和张紧设备424。边撑部分406包括两个独立结构，这两个独立结构分别连接到眼镜型构型的外壳402的左侧和右侧。例如，边撑部分406可通过枢转铰链、活动铰链、球形接头或其他类型的连接器连接到外壳402。边撑部分406被定位成邻近并且接触用户头部430的侧面，并且可接合用户的耳部432，以便进一步限制设备外壳102相对于用户头部的移动。边撑部分406为大体刚性的，可以为完全刚性的或可包括柔性部分。张紧设备424位于边撑部分406(如图4所示)中、外壳402中或外壳402和边撑部分406两者中。因此，头戴式设备400具有支撑结构，该支撑结构包括能够相对于外壳402(例如，设备外壳)枢转的边撑部分406，并且该头戴式设备具有张紧调节器、张紧设备434，该张紧设备为主动张紧部件，该主动张紧部件被配置为根据张紧命令使得边撑部分406相对于外壳402枢转。
图5是根据第一示例示出张紧控制器526的框图。根据张紧控制器126的描述，张紧控制器526可包括在头戴式设备100中。
张紧控制器526连接到输出运动信号536的运动传感器534。运动传感器534可包括在头戴式设备100的传感器116中。例如，运动传感器534可位于头戴式设备的一部分中，诸如在头戴式设备100的设备外壳102或支撑结构106中。
运动传感器534可为能够检测在一个或多个自由度上的平移和/或旋转的任何类型的设备。作为一个示例，运动传感器534可包括一个或多个加速度计。作为一个示例，运动传感器534可包括一个或多个陀螺仪。在一个具体实施中，运动传感器534包括惯性测量单元，该惯性测量单元结合一个或多个加速度计、陀螺仪和/或磁力仪并且被配置为检测三个旋转自由度和三个线性自由度中的加速度和速度。
张紧控制器526从运动传感器534接收运动信号536，并且确定可作为输入提供给张紧调节器528的张紧命令538。运动信号536可以任何合适的方式输出并且传输到张紧控制器526。张紧调节器528可根据张紧调节器128的描述并且进一步根据本文所述的所有其他张紧调节器的描述来实现。张紧命令538和张紧调节器528的操作如相对于张紧控制器126和张紧调节器128所述。
张紧控制器526可单独或结合由其他传感器(例如，包括在头戴式设备100的传感器116中的传感器)输出的信号使用运动信号536。张紧命令538可由张紧控制器基于运动信号536以任何合适的方式来确定，诸如通过将速度和/或加速度与由张紧调节器施加的张紧力相关的函数(例如，线性函数或其他函数)来确定。作为一个示例，在某个时间段期间的平均速度和/或加速度可用于确定张紧命令538。作为另一个示例，在某个时间段期间的峰值速度和/或加速度可用于确定张紧命令538。作为另一个示例，速度和/或加速度值可用于例如使用受过训练的机器学习模型对用户当前正在体验的运动进行分类。对应于运动(诸如，跑步、步行、落体运动和特定类型的运动)的运动分类可由张紧控制器526检测并且用作施加张紧力的基础，诸如通过施加对应于每个分类的张紧力水平或通过将每个分类用作确定张紧力的因素以及其他因素。在反应或预测控制下，张紧控制器526可使用运动信号536来确定张紧命令538。
图6是根据第二示例示出张紧控制器626的框图。根据张紧控制器126的描述，张紧控制器626可包括在头戴式设备100中。
张紧控制器626连接到输出眼睛跟踪信号636的眼睛跟踪相机634。眼睛跟踪相机634可包括在头戴式设备100的传感器116中。例如，眼睛跟踪相机634可位于头戴式设备的一部分中，诸如在设备外壳102中，并且被取向成使得眼睛跟踪相机634的视场包括用户的眼睛中的一个或两个眼睛。眼睛跟踪相机634可包括被配置为获得用户眼睛中的一个或两个眼睛的图像的单个相机，或者眼睛跟踪相机630可以是包括两个相机的组件，该两个相机各自被配置为获得用户眼睛中的一个眼睛的图像。
眼睛跟踪相机634获得用户眼睛的图像。这些图像可以是静止图像或者可以是视频帧序列。这些图像可以是由各自具有使用颜色模型表示的色值的像素阵列限定的数字图像。
张紧控制器626从眼睛跟踪相机634接收眼睛跟踪信号636，并且确定可作为输入提供给张紧调节器628的张紧命令638。眼睛跟踪信号636可以任何合适的方式输出并且传输到张紧控制器626。张紧调节器628可根据张紧调节器128的描述并且进一步根据本文所述的所有其他张紧调节器的描述来实现。张紧命令638和张紧调节器628的操作如相对于张紧控制器126和张紧调节器128所述。
张紧控制器626可单独或结合由其他传感器(例如，包括在头戴式设备100的传感器116中的传感器)输出的信号使用眼睛跟踪信号636。张紧命令638可由张紧控制器基于眼睛跟踪信号636以任何合适的方式来确定。张紧控制器626使用机器视觉技术来解译眼睛跟踪信号636，以确定用户眼睛中的每个眼睛的注视角度和/或注视距离。可随时间推移跟踪注视角度和/或注视距离以限定一段时间(例如，紧接在当前时间之前的几秒)内的注视数据。可将算法应用于注视数据，以将注视数据分类为对应于特定活动(诸如阅读、看电影或玩视频游戏)的类别。当组合多个信号以确定张紧力时，这些类别中的每一个类别可与张紧力水平相关联或者可与影响张紧力水平的因素相关联。根据这些或其他技术，在反应或预测控制下，张紧控制器626可使用眼睛跟踪信号636来确定张紧命令638。
图7是根据第三示例示出张紧控制器726的框图。根据张紧控制器126的描述，张紧控制器726可包括在头戴式设备100中。
张紧控制器726连接到输出生物特征信号736的生物特征传感器734。生物特征传感器734可包括在头戴式设备100的传感器116中。例如，生物特征传感器734可连接到头戴式设备的一部分，诸如在设备外壳102中或在支撑结构106中，并且被定位成使得其能够获得生物特征信号。作为一个示例，生物特征传感器734可为排汗传感器，诸如皮肤电反应传感器。作为一个示例，生物特征传感器734可以是温度传感器，诸如基于接触的温度计或非基于接触的传感器，诸如红外传感器或与红外发射器配对的红外相机。作为一个示例，生物特征传感器734可为心率传感器。在一些具体实施中，生物特征传感器734是包括多个传感器的组件。
生物特征传感器734获得表示用户的生物特征状态的生物特征信号736。张紧控制器726从生物特征传感器734接收生物特征信号736，并且确定可作为输入提供给张紧调节器728的张紧命令738。生物特征信号736可以任何合适的方式输出并且传输到张紧控制器726。张紧调节器728可根据张紧调节器128的描述并且进一步根据本文所述的所有其他张紧调节器的描述来实现。张紧命令738和张紧调节器728的操作如相对于张紧控制器126和张紧调节器128所述。
张紧控制器726可单独或结合由其他传感器(例如，包括在头戴式设备100的传感器116中的传感器)输出的信号使用生物特征信号736。张紧命令738可由张紧控制器基于生物特征信号736以任何合适的方式来确定。例如，张紧命令738通过以下方式来确定：通过跟踪一个或多个生物特征条件的标称或基线状态、确定与该一个或多个生物特征条件的偏差以及基于该偏差来确定张紧力水平。作为一个示例，张紧力可对应于该一个或多个生物特征条件与标称状态的偏差程度而增大。作为一个示例，生物特征条件和张紧力水平之间的关系可使用机器学习技术诸如通过训练深度神经网络来学习。根据这些或其他技术，在反应或预测控制下，张紧控制器726可使用生物特征信号736来确定张紧命令738。
图8是根据第四示例示出张紧控制器826的框图。根据张紧控制器126的描述，张紧控制器826可包括在头戴式设备100中。
张紧控制器826连接到输出压力信号836的压力传感器834。压力传感器834可包括在头戴式设备100的传感器116中。例如，压力传感器834可连接到头戴式设备的一部分，诸如在设备外壳102中或在支撑结构106中，并且被定位成使得其直接或间接地与用户身体的一部分(诸如用户的前额、鼻部、太阳穴、头部的侧面等)接触。例如，压力传感器834可使用线性可变差动变压器或压电设备来实现。在一些具体实施中，压力传感器834是包括多个传感器的组件。
压力传感器834获得压力信号836，该压力信号表示由头戴式设备100的部件施加到用户身体的一部分的压力。张紧控制器826从压力传感器834接收压力信号836，并且确定可作为输入提供给张紧调节器828的张紧命令838。压力信号836可以任何合适的方式输出并且传输到张紧控制器826。张紧调节器828可根据张紧调节器128的描述并且进一步根据本文所述的所有其他张紧调节器的描述来实现。张紧命令838和张紧调节器828的操作如相对于张紧控制器126和张紧调节器128所述。
张紧控制器826可单独或结合由其他传感器(例如，包括在头戴式设备100的传感器116中的传感器)输出的信号使用压力信号836。张紧命令838可由张紧控制器基于压力信号836以任何合适的方式来确定。例如，张紧命令838通过以下方式来确定：通过跟踪标称压力值、确定与该标称压力值的偏差以及基于该偏差来确定张紧力水平。作为一个示例，张紧力可对应于由一个或多个传感器报告的压力值与由该一个或多个传感器中的每个传感器经历的标称压力值的偏差程度而增大。例如，压力值和张紧力水平之间的关系可使用机器学习技术诸如通过训练深度神经网络来学习。根据这些或其他技术，在反应或预测控制下，张紧控制器826可使用压力信号836来确定张紧命令838。
图9是示出包括压力换能器934a和接触垫934b的压力传感器834的示例性具体实施的图示。压力换能器934a连接到设备外壳的外壳部分902，该设备外壳可以是头戴式设备100的设备外壳102。压力换能器934a可操作以根据施加到接触垫934b的压力输出压力信号836。接触垫934b与用户身体的区域930接触。接触垫934b可以是弹性结构，以允许相对于用户身体舒适地接合并且将由于该接触而产生的力传递到压力换能器934a。在例示的示例中，外壳部分902是具有眼镜型构型的设备的一部分，并且接触垫934b是与用户的鼻部接触以用于测量由接触垫934b施加到用户的鼻部的压力的鼻垫。
图10是根据第五示例示出张紧控制器1026的框图。根据张紧控制器126的描述，张紧控制器1026可包括在头戴式设备100中。
张紧控制器1026连接到输出接近信号1036的接近传感器1034。接近传感器1034可包括在头戴式设备100的传感器116中。例如，接近传感器1034可连接到头戴式设备的一部分，诸如在设备外壳102中或在支撑结构106中，并且被定位成使得其面向用户身体的一部分，诸如用户的前额、鼻部、太阳穴、头部的侧面等，并且被定位成相对靠近用户(例如，在20毫米内)。例如，接近传感器1034可使用红外距离测量设备或超声波距离测量设备来实现。在一些具体实施中，接近传感器1034是包括多个传感器的组件。
接近传感器1034获得接近信号1036，该接近信号表示传感器到用户身体的一部分的距离。张紧控制器1026从接近传感器1034接收接近信号1036，并且确定可作为输入提供给张紧调节器1028的张紧命令1038。接近信号1036可以任何合适的方式输出并且传输到张紧控制器1026。张紧调节器1028可根据张紧调节器128的描述并且进一步根据本文所述的所有其他张紧调节器的描述来实现。张紧命令1038和张紧调节器1028的操作如相对于张紧控制器126和张紧调节器128所述。
张紧控制器1026可单独或结合由其他传感器(例如，包括在头戴式设备100的传感器116中的传感器)输出的信号使用接近信号1036。张紧命令1038可由张紧控制器基于接近信号1036以任何合适的方式来确定。例如，张紧命令1038通过以下方式来确定：通过跟踪标称接近值、确定与该标称接近值的偏差以及基于该偏差来确定张紧力水平。作为一个示例，张紧力可对应于由一个或多个传感器报告的接近值与由该一个或多个传感器中的每个传感器经历的标称接近值的偏差程度而增大。例如，接近值和张紧力水平之间的关系可使用机器学习技术诸如通过训练深度神经网络来学习。根据这些或其他技术，在反应或预测控制下，张紧控制器1026可使用接近信号1036来确定张紧命令1038。
图11是根据第六示例示出张紧控制器1126的框图。根据张紧控制器126的描述，张紧控制器1126可包括在头戴式设备100中。
张紧控制器1126连接到输出电容式触摸信号1136的电容式触摸传感器1134。电容式触摸传感器1134可包括在头戴式设备100的传感器116中。例如，电容式触摸传感器1134可连接到头戴式设备的一部分，诸如在设备外壳102中或在支撑结构106中。在一些具体实施中，电容式触摸传感器1134被定位成使得其直接与用户身体的一部分(诸如用户的前额、鼻部、太阳穴、头部的侧面等)接触。在一些具体实施中，电容式触摸传感器1134被定位成使得其位于头戴式设备100的面朝外的表面上，诸如在头戴式设备100的设备外壳102或支撑结构106的面朝外的表面上。在一些具体实施中，电容式触摸传感器1134是包括多个传感器的组件。
电容式触摸传感器1134获得电容式触摸信号1136，该电容式触摸信号表示与导电的或具有与空气的介电常数不同的介电常数的任何东西的接触。电容式触摸信号1136可表示触摸的位置和/或量值，并且因此可用于确定与用户身体的接触、没有与用户身体的接触以及用户身体相对于电容式触摸传感器1134的运动。张紧控制器1126从电容式触摸传感器1134接收电容式触摸信号1136，并且确定可作为输入提供给张紧调节器1128的张紧命令1138。电容式触摸信号1136可以任何合适的方式输出并且传输到张紧控制器1126。张紧调节器1128可根据张紧调节器128的描述并且进一步根据本文所述的所有其他张紧调节器的描述来实现。张紧命令1138和张紧调节器1128的操作如相对于张紧控制器126和张紧调节器128所述。
张紧控制器1126可单独或结合由其他传感器(例如，包括在头戴式设备100的传感器116中的传感器)输出的信号使用电容式触摸信号1136。张紧命令1138可由张紧控制器基于电容式触摸信号1136以任何合适的方式来确定。例如，张紧命令1138通过以下方式来确定：通过确定用户身体(例如，用户头部)相对于电容式触摸传感器1134的运动量并且基于该运动量来确定张紧力水平。因此，电容式触摸信号可用于检测头戴式设备100的设备外壳102和/或支撑结构106相对于用户头部的滑动，并且张紧力可通过以下方式作为响应来施加：通过输出张紧命令1138并作为其响应使用张紧调节器1128来施加张紧力。
作为一个示例，就电容式触摸传感器1134的向外取向的位置而言，可在不存在触摸的情况下施加第一张紧力值，并且可在存在触摸的情况下(例如，通过用户的手)施加第二较低张紧力值(其可不存在施加的张紧力)。当用户用他们的手抓握设备时，在设备的面朝外部分上存在触摸的情况下，施加较低张紧力值允许张紧调节器1128释放张紧力。
作为一个示例，张紧力可对应于运动量而增大。作为一个示例，电容式触摸值和张紧力水平之间的关系可使用机器学习技术诸如通过训练深度神经网络来学习。
根据这些或其他技术，在反应或预测控制下，张紧控制器1126可使用电容式接触信号1136来确定张紧命令1138。
图12是根据第七示例示出张紧控制器1226的框图。根据张紧控制器126的描述，张紧控制器1226可包括在头戴式设备100中。
张紧控制器1226与输出应用程序信号1236的应用程序1234(例如，经由应用编程接口)进行通信。例如，应用程序1234可以是健身应用程序、游戏应用程序、视频播放器应用程序、新闻阅读器应用程序等。应用程序1234可输出应用程序信号1236，使得其指示应用程序类型、用户参与的活动的类型或期望的张紧力水平。
张紧控制器1226从应用程序1234接收应用程序信号1236，并且确定可作为输入提供给张紧调节器1228的张紧命令1238。应用程序信号1236可以任何合适的方式输出并且传输到张紧控制器1226。张紧调节器1228可根据张紧调节器128的描述并且进一步根据本文所述的所有其他张紧调节器的描述来实现。张紧命令1238和张紧调节器1228的操作如相对于张紧控制器126和张紧调节器128所述。
张紧控制器1226可单独或结合由其他传感器(例如，包括在头戴式设备100的传感器116中的传感器)输出的信号使用应用程序信号1236。张紧命令1238可由张紧控制器基于应用程序信号1236以任何合适的方式来确定。例如，张紧命令1238基于预先确定的张紧力水平来确定，该预先确定的张紧力水平被设置用于规范应用程序、应用程序类别或活动类型。例如，张紧命令1238可基于从其他传感器接收到的输入，通过使用将规范应用程序、应用程序类别或活动类型描述为因素以及其他因素的信息来确定。根据这些或其他技术，在反应或预测控制下，张紧控制器1226可使用应用程序信号1236来确定张紧命令1238。
图13是根据第一示例示出张紧调节器1328的图示，该张紧调节器包括移动设备的部分以施加张紧力的主动张紧调节器，诸如马达。根据张紧调节器128的描述，张紧调节器1328可包括在头戴式设备100中。张紧调节器1328可与相对于图5至图12所述的任何张紧控制器一起使用。
在例示的示例中，张紧调节器1328在具有设备外壳1302和边撑部分形式的支撑结构的眼镜型设备(如同头戴式设备400)中实现，该边撑部分相对于用户头部1330固定设备。图13中示出了边撑部分1306，其中等效结构(未示出)被定位成与用户头部1330的相对表面接合。
张紧调节器1328是铰链结构，其被配置为以允许边撑部分1306相对于设备外壳1302在对应于朝向用户头部1330的移动和远离用户头部1330的移动的方向上枢转的方式将边撑部分1306连接到设备外壳1302。张紧调节器1328包括被动张紧部件1340和主动张紧部件1342。被动张紧部件1340可以是能够施加偏置力的弹簧或其他元件，该偏置力迫使边撑部分1306朝向中性位置。被动张紧部件1340的中性位置可包括向用户头部施加张紧力。主动张紧部件1342被配置为根据由张紧控制器输出的张紧命令来移动边撑部分1306以向用户头部1330施加张紧力，如前所述。主动张紧部件1342可包括例如具有可控运动(例如，使用运动编码器和反馈控制或步进马达)的电动马达，该电动马达可操作以根据张紧命令通过向铰链施加扭矩来施加张紧力，该铰链迫使边撑部分1306朝向用户头部1330枢转。由主动张紧部件1342施加的张紧力的量可从无张紧力变化至大于由被动张紧部件1340施加的张紧力的最大张紧力。
图14是根据第二示例示出张紧调节器1428的图示，该张紧调节器包括在头戴式设备(诸如，眼镜型设备)的鼻垫处施加主动张紧调节。根据张紧调节器128的描述，张紧调节器1428可包括在头戴式设备100中。张紧调节器1428可与相对于图5至图12所述的任何张紧控制器一起使用。
在例示的示例中，张紧调节器1428在具有设备外壳1402的眼镜型设备(如同头戴式设备400)中实现。用户的鼻部1430定位在设备外壳1402的两个部分之间，并且张紧调节器1428呈两个致动的鼻垫的形式，这两个致动的鼻垫被配置为通过相对于用户的鼻部1430夹紧和松开来改变张紧力。张紧调节器1428的每个鼻垫包括致动器1442a和接触垫1442b。致动器1442a被配置为根据从张紧控制器接收到的张紧信号以可变张紧力迫使接触垫1442b与鼻部1430接合，如前所述。
图15至图16是根据第三示例示出张紧调节器1528的图示，该张紧调节器包括通过选择性地部署来自以其他方式被动地接触用户的设备的一部分的接触特征部(例如，高摩擦特征部)来施加主动张紧调节。接触特征部可能够在回缩位置(图15)和伸长位置(图16)之间移动。接触特征部可被定位成接触用户的身体部分1530，该身体部分可以是例如用户的鼻部、前额和/或太阳穴。根据张紧调节器128的描述，张紧调节器1528可包括在头戴式设备100中。张紧调节器1528可与相对于图5至图12所述的任何张紧控制器一起使用。
在例示的示例中，张紧调节器1528包括被动接触结构1542a和能够展开的接触特征部1542b。被动接触结构1542a可以是例如连接到设备外壳的鼻垫，或者可以位于支撑结构上，如前所述。如前所述，能够展开的接触特征部1542b能够响应于从张紧控制器接收到的张紧信号而在回缩位置(图15)和伸长位置(图16)之间移动，以便增大相对于用户身体的张紧力并且限制设备相对于用户的运动。
在一个示例中，能够展开的接触特征部1542b在回缩位置不与用户的身体部分1530接合，并且该能够展开的接触特征部1542b在展开位置与用户的身体部分1530接合。又如，能够展开的接触特征部1542b在回缩位置与用户的身体部分1530接合并且向其施加力的第一量值，并且该能够展开的接触特征部1542b在展开位置与用户的身体部分1530接合并且向其施加力的第二量值，其中力的第二量值大于力的第一量值。又如，能够展开的接触特征部1542b在回缩位置位于被动接触结构1542a中，并且能够展开的接触特征部1542b被移动，使得这些能够展开的接触特征部延伸出被动接触结构1542a并且在展开位置与用户的身体部分1530接合。
能够展开的接触特征部1542b可包括马达或其他机电致动器或电致动器，以移动能够展开的接触特征部1542b。能够展开的接触特征部1542b可以是高摩擦特征部，诸如具有比被动接触结构1542a更高的摩擦值的表面或接合用户身体的单独结构的阵列(例如，突出部、指状物、刷毛状结构、毛发状结构等)。在一些具体实施中，能够展开的接触特征部1542b包括微结构(例如，刷毛状结构或毛发状结构)，这些微结构被构造成在振动时引起特定方向上的运动，并且该能够展开的接触特征部包括振动部件，该振动部件在活动时使得张紧调节器1528相对于用户的身体部分1530运动，以便抵抗设备相对于用户的身体部分1530的运动。
图17是根据第四示例示出张紧调节器1728的图示，该张紧调节器包括使用邻近用户耳部的致动结构来施加主动张紧调节。根据张紧调节器128的描述，张紧调节器1728可包括在头戴式设备100中。张紧调节器1728可与相对于图5至图12所述的任何张紧控制器一起使用。
在例示的示例中，张紧调节器1728在具有边撑部分1706形式的支撑结构的眼镜型设备(如同头戴式设备400)中实现。可在用户头部1730a的相对侧处使用等效结构。张紧调节器1728包括机动铰链1742a和钩部分1742b。如前所述，为了响应于来自张紧控制器的张紧命令而增大张紧力，机动铰链1742a迫使钩部分1742b与用户的耳部1730b接合。如前所述，为了响应于来自张紧控制器的张紧命令而减小张紧力，机动铰链1742a迫使钩部分1742b与用户的耳部1730b脱离接合。
图18是根据第五示例示出张紧调节器1828的图示，该张紧调节器包括使用支撑结构(诸如，眼镜型设备的边撑部分)的致动曲率来施加主动张紧调节。根据张紧调节器128的描述，张紧调节器1828可包括在头戴式设备100中。张紧调节器1828可与相对于图5至图12所述的任何张紧控制器一起使用。
在例示的示例中，张紧调节器1828在具有设备外壳1802和边撑部分1806a形式的支撑结构的眼镜型设备(如同头戴式设备400)中实现。可在用户头部1830的相对侧处使用等效结构。张紧调节器1828被配置为响应于来自张紧控制器的张紧命令主动控制边撑部分1806a的曲率以增大和减小张紧力，如前所述。例如，使用张紧调节器1828增大由边撑部分1806a施加的张紧力可使得边撑部分1806a改变形状，使该边撑部分从正常位置变至弯曲位置1806b。因此，张紧调节器1828被配置为通过在正常位置和弯曲位置之间移动边撑部分1806a来施加和释放张紧力。例如，张紧调节器1828可使用沿边撑部分1806a的长度施加张紧力的致动线缆(通过引起包括在边撑部分1806a中的平行板结构的相对运动)，或使用机械领域中已知的其他合适的结构来改变边撑部分的曲率。
图19是根据第六示例示出张紧调节器1928的图示，该张紧调节器包括移动质量块以改变张紧力。根据张紧调节器128的描述，张紧调节器1928可包括在头戴式设备100中。张紧调节器1928可与相对于图5至图12所述的任何张紧控制器一起使用。
在例示的示例中，张紧调节器1928在具有设备外壳1902和呈边撑部分1906形式的支撑结构的眼镜型设备(如同头戴式设备400)中实现。可在用户头部1930的相对侧处使用等效结构。张紧调节器1928被配置为改变使用致动器1942a施加到用户头部1930的张紧力，以改变质量块1942b相对于边撑部分1906的位置，诸如通过如在例示的示例中那样沿边撑部分1906在纵向方向上的线性运动，或通过相对于边撑部分1906的侧向运动。可以使用其他配置。
其他主动张紧调节特征部可结合到本文所述的头戴式设备中。作为一个示例，张紧调节器包括将双稳定机构从第一位置移动到第二位置的重力驱动质量块，并且连接到双稳定机构的磁体响应于双稳定机构移动到第一位置或第二位置而使得设备的支撑结构松驰或绷紧。又如，可通过触觉反馈设备的非对称运动来施加或释放张紧力。又如，振动陀螺仪可用于施加或释放张紧力。
被动张紧调节特征部和/或运动抑制特征部也可结合到本文所述的头戴式设备中。作为一个示例，可响应于高加速度而在腔中生成负气压，该腔接触用户以限制运动。又如，设备的一部分诸如鼻垫可设置有向设备施加方向偏置力的刷毛状或毛发状接合结构。又如，可用疏油性涂料来处理设备的部分以生成排出物质诸如汗液和油以增加可用摩擦的区域。
相对于本文所述的各种具体实施描述的特征部可组合成单个头戴式设备。因此，可实现单个头戴式设备，其包括来自本文所述的张紧设备、张紧控制器和张紧调节器中的一者或多者的特征部，诸如张紧设备124、张紧设备224、张紧设备324、张紧设备424、张紧控制器126、张紧控制器526、张紧控制器626、张紧控制器726、张紧控制器826、张紧控制器1026、张紧控制器1126、张紧控制器1226、张紧调节器128、张紧调节器528、张紧调节器628、张紧调节器728、张紧调节器828、张紧调节器1028、张紧调节器1128、张紧调节器1228、张紧调节器1328、张紧调节器1428、张紧调节器1528、张紧调节器1728、张紧调节器1828和张紧调节器1928。
图20是根据第一示例示出用于控制头戴式设备的张紧力的过程2050的流程图。过程2050可使用本文所述的头戴式设备(包括头戴式设备100、头戴式设备200、头戴式设备300和头戴式设备400)来执行。
过程2050可包括使用本文所述的张紧设备、张紧控制器和张紧调节器，诸如张紧设备124、张紧设备224、张紧设备324、张紧设备424、张紧控制器126、张紧控制器526、张紧控制器626、张紧控制器726、张紧控制器826、张紧控制器1026、张紧控制器1126、张紧控制器1226、张紧调节器128、张紧调节器528、张紧调节器628、张紧调节器728、张紧调节器828、张紧调节器1028、张紧调节器1128、张紧调节器1228、张紧调节器1328、张紧调节器1428、张紧调节器1528、张紧调节器1728、张紧调节器1828和张紧调节器1928。
过程2050可使用执行计算机程序指令的控制器来实现。例如，可使用非暂态计算机可读介质(诸如，硬盘驱动器、固态驱动器、闪存驱动器、光盘或其他类型的设备)来存储计算机程序指令。计算机程序指令可由包括在控制器中的一个或多个处理器来执行。该一个或多个处理器可包括例如一个或多个CPU、一个或多个GPU、一个或多个现场可编程门阵列、一个或多个专用集成电路和/或任何其他类型的通用或专用处理设备。当计算机程序指令由控制器的该一个或多个处理器执行时，这些指令使得该一个或多个处理器执行本文所述的指令。
操作2051包括从传感器获得信息。例如，传感器可以是头戴式设备100的传感器116。从传感器获得的信息可为任何类型的信息，包括相对于结合张紧控制器126、张紧控制器526、张紧控制器626、张紧控制器726、张紧控制器826、张紧控制器1026、张紧控制器1126和张紧控制器1226所述的传感器所述的信息。
操作2052包括确定张紧命令。响应于观察到的条件来确定张紧命令，例如通过基于在操作2051中获得的信息来确定张紧命令。可以相对于张紧命令538、张紧命令638、张紧命令738、张紧命令838、张紧命令1038、张紧命令1138和/或张紧命令1238所述的方式来确定张紧命令。作为一个示例，每种类型的传感器输出的值可与将输出转换为因子的因子标度相关联。将一个或多个传感器的因子转换为最终因子值。可根据预先确定的关系将因子值转换成张紧力值以确定张紧命令。因子值可用于通过与阈值进行比较来确定状态，诸如第一张紧力值或第二张紧力值，以便确定张紧命令。可使用其他技术基于观察(诸如，来自操作2051的传感器信息)来确定张紧命令。
操作2053包括根据在操作2052中确定的张紧命令来控制张紧调节器。张紧命令被输出到张紧调节器，该张紧调节器根据命令来施加张紧力。例如，张紧命令可以是具有量值的信号，并且可对应于该信号施加张紧力。例如，张紧命令可以是数字信号(例如，开/关)，并且可根据该数字信号以第一张紧力值(例如，零)或第二值(例如，非零值)施加张紧力。例如，可使用张紧调节器128、张紧调节器528、张紧调节器628、张紧调节器728、张紧调节器828、张紧调节器1028、张紧调节器1128、张紧调节器1228、张紧调节器1328、张紧调节器1428、张紧调节器1528、张紧调节器1728、张紧调节器1828、张紧调节器1928和/或任何其他张紧调节设备来施加张紧力。
图21是根据第二示例示出用于控制头戴式设备的张紧力的过程2150的流程图。过程2150可使用本文所述的头戴式设备(包括头戴式设备100、头戴式设备200、头戴式设备300和头戴式设备400)来执行。
过程2150可包括使用本文所述的张紧设备、张紧控制器和张紧调节器，诸如张紧设备124、张紧设备224、张紧设备324、张紧设备424、张紧控制器126、张紧控制器526、张紧控制器626、张紧控制器726、张紧控制器826、张紧控制器1026、张紧控制器1126、张紧控制器1226、张紧调节器128、张紧调节器528、张紧调节器628、张紧调节器728、张紧调节器828、张紧调节器1028、张紧调节器1128、张紧调节器1228、张紧调节器1328、张紧调节器1428、张紧调节器1528、张紧调节器1728、张紧调节器1828和张紧调节器1928。
过程2150可使用执行计算机程序指令的控制器来实现。例如，可使用非暂态计算机可读介质(诸如，硬盘驱动器、固态驱动器、闪存驱动器、光盘或其他类型的设备)来存储计算机程序指令。计算机程序指令可由包括在控制器中的一个或多个处理器来执行。该一个或多个处理器可包括例如一个或多个CPU、一个或多个GPU、一个或多个现场可编程门阵列、一个或多个专用集成电路和/或任何其他类型的通用或专用处理设备。当计算机程序指令由控制器的该一个或多个处理器执行时，这些指令使得该一个或多个处理器执行本文所述的指令。
操作2151包括确定用户行为简档。用户行为简档包括描述在延长的时间段(例如，大于一天)内观察到的状态的信息。用户行为简档可包括设备状态组和对应的预期运动水平(例如，加速度和速度)。作为一个示例，用户行为简档可包括描述用户在一天中的特定时间对设备的典型使用的信息，诸如通过描述在一天中的特定时间常见的加速度和/或速度量值或模式。又如，用户行为数据可包括使用案例信息，该使用案例信息将特定的观察到的状态或观察到的状态的组合与描述加速度和/或速度量值或模式的信息相关联。包括在用户行为简档中的信息可使用在设备的使用期间记录的信息来在延长的时间段内获得，该记录的信息包括例如应用程序使用状态和来自设备的控制器的其他元数据以及从传感器获得的传感器观察，如相对于传感器116所述。
操作2152包括获取关于设备的当前操作状态的信息。例如，该信息可从传感器获得或者从头戴式设备100的控制器获得，该传感器可以是头戴式设备100的传感器116。从传感器获得的信息可为任何类型的信息，包括相对于结合张紧控制器126、张紧控制器526、张紧控制器626、张紧控制器726、张紧控制器826、张紧控制器1026、张紧控制器1126和张紧控制器1226所述的传感器所述的信息。
操作2153包括基于用户行为简档和在操作2152中获得的信息来确定预测的运动水平(例如，运动预测)。作为一个示例，可使用匹配算法来确定预测的运动水平，该匹配算法通过选择具有与设备的当前操作状态最匹配的设备状态的使用案例信息组中的一者来选择使用案例信息组中的一者，并且基于从使用案例信息中观察到的运动水平来设置预测的运动水平。又如，用户行为简档可用于训练机器学习模型，该机器学习模型被配置为基于设备的当前操作状态来确定预测的运动水平。
操作2154包括确定张紧命令。基于在操作2153中确定的预测的运动水平来确定张紧命令。例如，函数或查找表可用于基于预测的运动水平来确定张紧命令。可使用其他技术基于预测的运动水平来确定张紧命令。
操作2155包括根据在操作2154中确定的张紧命令来控制张紧调节器。张紧命令被输出到张紧调节器，该张紧调节器根据命令来施加张紧力。例如，张紧命令可以是具有量值的信号，并且可对应于该信号施加张紧力。例如，张紧命令可以是数字信号(例如，开/关)，并且可根据该数字信号以第一张紧力值(例如，零)或第二值(例如，非零值)施加张紧力。例如，可使用张紧调节器128、张紧调节器528、张紧调节器628、张紧调节器728、张紧调节器828、张紧调节器1028、张紧调节器1128、张紧调节器1228、张紧调节器1328、张紧调节器1428、张紧调节器1528、张紧调节器1728、张紧调节器1828、张紧调节器1928和/或任何其他张紧调节设备来施加张紧力。
物理环境是指人们在没有电子系统帮助的情况下能够感测和/或交互的物理世界。物理环境诸如物理公园包括物理物品，诸如物理树木、物理建筑物和物理人。人们能够诸如通过视觉、触觉、听觉、味觉和嗅觉来直接感测物理环境和/或与物理环境交互。
相反，计算机生成现实(CGR)环境是指人们经由电子系统感知和/或交互的完全或部分模拟的环境。在CGR中，跟踪人的物理运动的一个子集或其表示，并且作为响应，以符合至少一个物理定律的方式调节在CGR环境中模拟的一个或多个虚拟对象的一个或多个特征。例如，CGR系统可以检测人的头部转动，并且作为响应，以与此类视图和声音在物理环境中变化的方式类似的方式调节呈现给人的图形内容和声场。在一些情况下(例如，出于可达性原因)，对CGR环境中虚拟对象的特征的调节可以响应于物理运动的表示(例如，声音命令)来进行。
人可以利用其感官中的任一者来感测CGR对象和/或与CGR对象交互，包括视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉。例如，人可以感测音频对象和/或与音频对象交互，该音频对象创建三维或空间音频环境，该三维或空间音频环境提供三维空间中点音频源的感知。又如，音频对象可以使能音频透明度，该音频透明度在有或者没有计算机生成的音频的情况下选择性地引入来自物理环境的环境声音。在某些CGR环境中，人可以感测和/或只与音频对象交互。
CGR的示例包括虚拟现实和混合现实。
虚拟现实(VR)环境是指被设计成对于一个或多个感官完全基于计算机生成的感官输入的模拟环境。VR环境包括人可以感测和/或交互的多个虚拟对象。例如，树木、建筑物和代表人的化身的计算机生成的图像是虚拟对象的示例。人可以通过在计算机生成的环境内人的存在的模拟、和/或通过在计算机生成的环境内人的物理运动的一个子组的模拟来感测和/或与VR环境中的虚拟对象交互。
与被设计成完全基于计算机生成的感官输入的VR环境相比，混合现实(MR)环境是指被设计成除了包括计算机生成的感官输入(例如，虚拟对象)之外还引入来自物理环境的感官输入或其表示的模拟环境。在虚拟连续体上，混合现实环境是完全物理环境作为一端和虚拟现实环境作为另一端之间的任何状况，但不包括这两端。
在一些MR环境中，计算机生成的感官输入可以对来自物理环境的感官输入的变化进行响应。另外，用于呈现MR环境的一些电子系统可以跟踪相对于物理环境的位置和/或取向，以使虚拟对象能够与真实对象(即，来自物理环境的物理物品或其表示)交互。例如，系统可以导致运动使得虚拟树木相对于物理地面看起来是静止的。
混合现实的示例包括增强现实和增强虚拟。
增强现实(AR)环境是指其中一个或多个虚拟对象叠加在物理环境或其表示之上的模拟环境。例如，用于呈现AR环境的电子系统可具有透明或半透明显示器，人可以透过该显示器直接查看物理环境。该系统可以被配置成在透明或半透明显示器上呈现虚拟对象，使得人利用该系统感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。另选地，系统可以具有不透明显示器和一个或多个成像传感器，成像传感器捕获物理环境的图像或视频，这些图像或视频是物理环境的表示。系统将图像或视频与虚拟对象组合，并在不透明显示器上呈现组合物。人利用系统经由物理环境的图像或视频而间接地查看物理环境，并且感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。如本文所用，在不透明显示器上显示的物理环境的视频被称为“透传视频”，意味着系统使用一个或多个图像传感器捕获物理环境的图像，并且在不透明显示器上呈现AR环境时使用那些图像。进一步另选地，系统可以具有投影系统，该投影系统将虚拟对象投射到物理环境中，例如作为全息图或者在物理表面上，使得人利用该系统感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。
增强现实环境也是指其中物理环境的表示被计算机生成的感官信息进行转换的模拟环境。例如，在提供透传视频中，系统可以对一个或多个传感器图像进行转换以施加与成像传感器所捕获的视角不同的选择视角(例如，视点)。又如，物理环境的表示可以通过图形地修改(例如，放大)其部分而进行转换，使得经修改部分可以是原始捕获图像的代表性的但不是真实的版本。再如，物理环境的表示可以通过以图形方式消除其部分或将其部分进行模糊处理而进行转换。
增强虚拟(AV)环境是指虚拟或计算机生成环境结合了来自实体环境的一项或多项感官输入的模拟环境。感官输入可以是物理环境的一个或多个特征的表示。例如，AV公园可以具有虚拟树木和虚拟建筑物，但人的脸部是从对物理人拍摄的图像逼真再现的。又如，虚拟对象可以采用一个或多个成像传感器所成像的物理物品的形状或颜色。再如，虚拟对象可以采用符合太阳在物理环境中的位置的阴影。
有许多不同类型的电子系统使人能够感测和/或与各种CGR环境交互。示例包括头戴式系统、基于投影的系统、平视显示器(HUD)、集成有显示能力的车辆挡风玻璃、集成有显示能力的窗户、被形成为被设计用于放置在人的眼睛上的透镜的显示器(例如，类似于隐形眼镜)、耳机/听筒、扬声器阵列、输入系统(例如，具有或不具有触觉反馈的可穿戴或手持控制器)、智能电话、平板电脑、和台式/膝上型计算机。头戴式系统可以具有一个或多个扬声器和集成的不透明显示器。另选地，头戴式系统可以被配置为接受外部不透明显示器(例如，智能电话)。头戴式系统可以结合用于捕获物理环境的图像或视频的一个或多个成像传感器、和/或用于捕获物理环境的音频的一个或多个麦克风。头戴式系统可以具有透明或半透明显示器，而不是不透明显示器。透明或半透明显示器可以具有媒介，代表图像的光通过该媒介被引导到人的眼睛。显示器可以利用数字光投影、OLED、LED、uLED、硅基液晶、激光扫描光源或这些技术的任意组合。媒介可以是光学波导、全息图媒介、光学组合器、光学反射器、或它们的任意组合。在一个实施方案中，透明或半透明显示器可被配置成选择性地变得不透明。基于投影的系统可以采用将图形图像投影到人的视网膜上的视网膜投影技术。投影系统也可以被配置成将虚拟对象投影到物理环境中，例如作为全息图或在物理表面上。
如上所描述，本技术的一个方面在于采集并使用得自各种来源的数据，以调节头戴式设备的贴合性和舒适度。本公开预期，在一些实例中，这些所采集的数据可包括唯一地识别或可用于联系或定位特定人员的个人信息数据。此类个人信息数据可包括人口统计数据、基于位置的数据、电话号码、电子邮件地址、twitter ID、家庭地址、与用户的健康或健身等级相关的数据或记录(例如，生命信号测量、药物信息、锻炼信息)、出生日期、或任何其他识别信息或个人信息。
本公开认识到在本发明技术中使用此类个人信息数据可用于使用户受益。例如，可建立用户配置文件，该用户配置文件存储允许针对用户主动调节头戴式设备的贴合性和舒适度相关信息。因此，使用此类个人信息数据增强了用户的体验。
本公开设想负责采集、分析、公开、传输、存储或其他使用此类个人信息数据的实体将遵守既定的隐私政策和/或隐私实践。具体地，此类实体应当实行并坚持使用被公认为满足或超出对维护个人信息数据的隐私性和安全性的行业或政府要求的隐私政策和实践。此类政策应该能被用户方便地访问，并应随着数据的采集和/或使用变化而被更新。来自用户的个人信息应当被收集用于实体的合法且合理的用途，并且不在这些合法使用之外共享或出售。此外，应在收到用户知情同意后进行此类采集/共享。此外，此类实体应考虑采取任何必要步骤，保卫和保障对此类个人信息数据的访问，并确保有权访问个人信息数据的其他人遵守其隐私政策和流程。另外，这种实体可使其本身经受第三方评估以证明其遵守广泛接受的隐私政策和实践。此外，应当调整政策和实践，以便采集和/或访问的特定类型的个人信息数据，并适用于包括管辖范围的具体考虑的适用法律和标准。例如，在美国，对某些健康数据的收集或获取可能受联邦和/或州法律的管辖，诸如健康保险流通和责任法案(HIPAA)；而其他国家的健康数据可能受到其他法规和政策的约束并应相应处理。因此，在每个国家应为不同的个人数据类型保持不同的隐私实践。
不管前述情况如何，本公开还预期用户选择性地阻止使用或访问个人信息数据的实施方案。即本公开预期可提供硬件元件和/或软件元件，以防止或阻止对此类个人信息数据的访问。例如，就存储用户配置文件以允许头戴式设备的自动调节而言，本发明技术可被配置为在注册服务期间或之后任何时候允许用户选择“选择加入”或“选择退出”参与对个人信息数据的收集。又如，用户可选择不提供与特定应用程序的使用有关的数据。再如，用户可选择限制该应用程序使用数据被保持的时间长度，或完全禁止应用程序使用配置文件的开发。除了提供“选择加入”和“选择退出”选项外，本公开设想提供与访问或使用个人信息相关的通知。例如，可在下载应用时向用户通知其个人信息数据将被访问，然后就在个人信息数据被应用访问之前再次提醒用户。
此外，本公开的目的是应管理和处理个人信息数据以最小化无意或未经授权访问或使用的风险。一旦不再需要数据，通过限制数据收集和删除数据可最小化风险。此外，并且当适用时，包括在某些健康相关应用程序中，数据去标识可用于保护用户的隐私。可在适当时通过移除特定标识符(例如，出生日期等)、控制所存储数据的量或特异性(例如，在城市级别而不是在地址级别收集位置数据)、控制数据如何被存储(例如，在用户之间聚合数据)、和/或其他方法来促进去标识。
因此，虽然本公开广泛地覆盖了使用个人信息数据来实现一个或多个各种所公开的实施方案，但本公开还预期各种实施方案也可在无需访问此类个人信息数据的情况下被实现。即，本发明技术的各种实施方案不会由于缺少此类个人信息数据的全部或一部分而无法正常进行。例如，可在每次使用头戴式设备时确定与贴合性和舒适度相关的参数，诸如通过在用户将设备放置在其头部上时扫描用户的面部，并且随后不存储信息或不与特定用户相关联。

Claims (20)

1.一种头戴式设备，包括：
设备外壳；
支撑结构，所述支撑结构连接到所述设备外壳以相对于用户支撑所述设备外壳；
显示设备，所述显示设备连接到所述设备外壳以显示内容；
光学系统，所述光学系统与所述显示设备相关联；
传感器，所述传感器生成传感器输出信号；
张紧控制器，所述张紧控制器基于所述传感器输出信号来确定张紧命令；以及
张紧调节器，所述张紧调节器根据所述张紧命令向所述用户施加张紧力，以便限制所述设备外壳相对于所述用户的运动。
2.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述支撑结构包括能够相对于所述设备外壳枢转的边撑部分，并且所述张紧调节器包括主动张紧部件，所述主动张紧部件被配置为根据所述张紧命令使得所述边撑部分相对于所述设备外壳枢转。
3.根据权利要求2所述的头戴式设备，其中所述主动张紧部件包括电动马达。
4.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述张紧调节器包括被动张紧部件。
5.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述张紧调节器包括接触垫和致动器，所述致动器连接到所述接触垫以通过所述接触垫的移动来施加张紧力。
6.根据权利要求5所述的头戴式设备，其中所述接触垫为被配置为接合用户的鼻部的鼻垫。
7.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述张紧调节器包括能够在回缩位置和伸长位置之间移动的能够展开的接触特征部。
8.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述张紧调节器包括被配置为接合用户的耳部的钩部分，所述钩部分通过机动铰链连接到所述支撑结构，并且所述张紧调节器被配置为通过使用所述机动铰链引起所述钩部分的移动来施加张紧力。
9.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述张紧调节器包括致动器和质量块，并且所述张紧调节器被配置为通过使用所述致动器移动所述质量块来施加张紧力。
10.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述支撑结构包括边撑部分，并且所述张紧调节器被配置为通过使得所述边撑部分在正常位置和弯曲位置之间移动来施加张紧力。
11.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中：
所述张紧控制器被配置为使用所述传感器输出信号来确定用户行为简档，并且所述用户行为简档包括描述在延长的时间段内观察到的状态的信息，
所述张紧控制器被配置为基于所述传感器输出信号和所述用户行为简档来确定运动预测，并且
所述张紧控制器被配置为基于所述运动预测来确定所述张紧命令。
12.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述传感器包括运动传感器，所述传感器输出信号包括运动信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述运动信号来确定所述张紧命令。
13.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述传感器包括眼睛跟踪相机，所述传感器输出信号包括眼睛跟踪信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述眼睛跟踪信号来确定所述张紧命令。
14.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述传感器包括生物特征传感器，所述传感器输出信号包括生物特征信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述生物特征信号来确定所述张紧命令。
15.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述传感器包括压力传感器，所述传感器输出信号包括压力信号，并且所述张紧控制器被配置为部分地基于所述压力信号来确定所述张紧命令。
16.根据权利要求15所述的头戴式设备，其中所述压力传感器包括与所述用户的鼻部接合的鼻垫。
17.一种用于控制由头戴式设备的张紧调节器施加的张紧力的方法，包括：
从传感器获得传感器输出信号；
使用所述传感器输出信号来确定用户行为简档，其中所述用户行为简档包括描述在延长的时间段内观察到的状态的信息；
基于所述传感器输出信号和所述用户行为简档来确定运动预测；
基于所述运动预测来确定张紧命令；以及
根据所述张紧命令使用所述张紧调节器来施加张紧力。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述张紧调节器包括根据所述张紧命令枢转的可枢转部分。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述张紧调节器包括接触垫和致动器，所述致动器连接到所述接触垫以通过所述接触垫的移动来施加张紧力。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述张紧调节器包括能够展开的接触特征部，所述能够展开的接触特征部能够根据所述张紧命令在回缩位置和伸长位置之间移动。
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