CN113267892A - 头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种头戴式显示器，包括：头部固定装置；支撑臂，连接于所述头部固定装置；显示装置，设置于所述支撑臂；角度调节装置，连接所述显示装置与所述支撑臂，并可带动所述显示装置相对于所述支撑臂转动；以及位移调节装置，用于带动所述显示装置移动；调节显示装置位置时，角度调节装置和/或所述位移调节装置可带动所述显示装置远离或靠近用户眼睛。当用户想要显示装置离开眼睛时，可以直接通过角度调节装置和/或位移调节装置带动显示装置运动，简化显示装置的调整过程，便于显示装置相对于用户眼睛位置的调节，进而便于用户使用。

Description

头戴式显示器

技术领域

本发明涉及头戴式显示设备技术领域，特别是涉及一种头戴式显示器。

背景技术

目前的头戴式显示器佩戴于头部时，用户手动调整显示装置，将显示装置对准用户的眼部。当不使用显示装置、暂时不想使用显示装置或需要观看外界环境时，需要用户手动调节整个头戴式显示器，将显示装置从用户的眼睛处移走，操作过程繁琐，影响用户使用。

发明内容

基于此，有必要针对目前需要手动调整整个头戴式显示器导致的操作繁琐的问题，提供一种简化调整过程的头戴式显示器。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种头戴式显示器，包括：

头部固定装置；

支撑臂，连接于所述头部固定装置；

显示装置，设置于所述支撑臂；

角度调节装置，连接所述显示装置与所述支撑臂，并可带动所述显示装置相对于所述支撑臂转动；以及

位移调节装置，用于带动所述显示装置移动；

调节显示装置位置时，角度调节装置和/或所述位移调节装置可带动所述显示装置远离或靠近用户眼睛。

在其中一个实施例中，所述角度调节装置包括第一旋转动力源、安装所述第一旋转动力源的第一旋转安装座，所述第一旋转安装座设置于所述支撑臂，所述第一旋转动力源的输出端连接所述显示装置。

在其中一个实施例中，所述角度调节装置包括阻尼转动件，所述阻尼转动件可转动连接所述显示装置与所述支撑臂。

在其中一个实施例中，所述角度调节装置还包括第一角度检测件，所述第一角度检测件设置于所述显示装置，用于检测所述显示装置的旋转角度。

在其中一个实施例中，所述位移调节装置包括水平位移调节机构，所述水平位移调节机构可带动所述显示装置沿水平方向移动，以调节所述显示装置沿水平方向的位移。

在其中一个实施例中，所述水平位移调节机构设置于所述支撑臂与所述头部固定装置之间，所述位移调节装置可带动所述支撑臂及所述显示装置移动。

在其中一个实施例中，所述位移调节装置包括直线运动组件，所述直线运动组件设置于所述支撑臂与所述头部固定装置，所述直线运动组件可带动所述支撑臂相对于所述头部固定装置移动。

在其中一个实施例中，所述位移调节装置还包括平移动力源，所述平移动力源的输出端与所述直线运动组件连接，以驱动所述直线运动组件带动所述支撑臂运动。

在其中一个实施例中，所述位移调节装置还包括可锁定或解锁的锁定件，所述锁定件设置于所述头部固定装置，用于将所述直线运动组件锁定于所述头部固定装置。

在其中一个实施例中，所述水平位移调节机构设置于所述角度调节装置与所述显示装置之间，所述位移调节装置可带动所述角度调节装置及所述显示装置移动。

在其中一个实施例中，所述位移调节装置还包括竖直位移调节机构，所述竖直位移调节机构可带动所述显示装置沿竖直方向移动，以调节所述显示装置在竖直方向的位移。

在其中一个实施例中，所述竖直位移调节机构设置于所述支撑臂与所述头部固定装置之间，用于带动所述支撑臂相对于所述头部固定装置转动，以使所述支撑臂带动所述显示装置上下移动。

在其中一个实施例中，所述竖直位移调节机构包括第二旋转动力源、安装所述第二旋转动力源的第二旋转安装座，所述第二旋转动力源输出的旋转运动可带动所述支撑臂转动。

在其中一个实施例中，所述竖直位移调节机构包括阻尼转动件，所述阻尼转动件可转动连接所述支撑臂与所述头部固定装置。

在其中一个实施例中，所述竖直位移调节机构还包括第二角度检测件，所述第二角度检测件设置于所述支撑臂，用于检测所述支撑臂的旋转角度。

在其中一个实施例中，所述竖直位移调节机构设置于所述支撑臂与所述头部固定装置之间，或者设置于所述显示装置与所述支撑臂之间，所述竖直位移调节机构可沿竖直方向做升降运动，以带动所述显示装置上下移动。

在其中一个实施例中，所述头戴式显示器还包括具有控制器的控制装置，所述控制器与所述角度调节装置、所述竖直位移调节机构及水平位移调节机构电连接，控制所述角度调节装置、所述竖直位移调节机构及所述水平位移调节机构单独执行动作或联合执行动作；

所述控制装置还包括操作件，所述操作件与所述控制器电连接，用于输入控制所述角度调节装置、竖直位移调节机构及水平位移调节机构的执行信号；

所述操作件设置于所述显示装置或所述头部固定装置；

所述操作件包括触摸屏、操作按键、摄像头或惯性传感器。

在其中一个实施例中，所述显示装置还包括与所述控制器电连接的前置摄像头，所述前置摄像头用于获取所述头戴式显示器周围环境空间的图像。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下技术效果：

本发明的头戴式显示器，调整显示装置的位置时，角度调节装置输出旋转运动，以带动显示装置相对于支撑臂转动，使得显示装置朝向用户眼睛处或远离用户眼睛处翻转；并且，位移调节装置可以带动显示装置移动，使得显示装置靠近用户眼睛处或远离用户眼睛处；而且，角度调节装置与位移调节装置可以单独执行动作，也可同时执行动作，实现显示装置位置的调整。这样，当用户想要显示装置离开眼睛时，可以直接通过角度调节装置和/或位移调节装置带动显示装置运动，有效的解决目前需要手动调整整个头戴式显示器导致的操作繁琐的问题，简化显示装置的调整过程，便于显示装置相对于用户眼睛位置的调节，进而便于用户使用。

附图说明

图1为本发明一实施例的头戴式显示器的立体图；

图2为图1所示的头戴式显示器中显示装置与支撑臂连接处的局部放大图；

图3为图1所示的头戴式显示器中支撑臂与头部固定装置连接的局部放大图；

图4为图1所示的头戴式显示器向上移动显示装置的立体图；

图5为图1所示的头戴式显示器向下移动显示装置的立体图；

图6为图1所示的头戴式显示器中竖直位移调节机构连接支撑臂与头部固定装置从一角度看的分解示意图；

图7为图1所示的头戴式显示器中竖直位移调节机构连接支撑臂与头部固定装置从另一角度看的分解示意图；

图8为头戴式显示器的简化示意图。

其中：

100-头戴式显示器；

110-头部固定装置；

120-支撑臂；

130-显示装置；

131-显示面板；

132-镜片；

140-角度调节装置；

141-第一旋转动力源；

142-第一旋转安装座；

143-显示固定座；

150-水平位移调节机构；

151-平移动力源；

152-直线运动组件；

153-平移安装座；

160-竖直位移调节机构；

161-第二旋转动力源；

162-第二旋转安装座；

163-固定支座；

170-力臂固定座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的头戴式显示器进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1，本发明提供一种头戴式显示器100。该头戴式显示器100可实现增强显示，应用在游戏、学习、工作等各种场合。头戴式显示器100使用时，佩戴于用户的头部，并对准用户的眼睛处，用户眼睛通过头戴式显示器100可以直接观看到所需观看的影像资料。本发明的头戴式显示器100离开用户眼睛时，无需调整整个头戴式显示器100，只需调整头戴式显示器100对准眼睛的部分即可将眼睛露出，降低操作的繁琐程度，便于用户使用。

参见图1至图3，在一实施例中，头戴式显示器100包括头部固定装置110、支撑臂120、显示装置130、角度调节装置140以及位移调节装置。支撑臂120连接于头部固定装置110。显示装置130设置于支撑臂120。角度调节装置140连接显示装置130与支撑臂120，并可带动显示装置130相对于支撑臂120转动。位移调节装置用于带动显示装置130移动。调节显示装置130位置时，角度调节装置140和/或位移调节装置可带动显示装置130远离或靠近用户眼睛。

头部固定装置110为头戴式显示器100的固定部件，用于佩戴于用户的头部，进而使得头戴式显示器100可以可靠的佩戴于用户的头部，避免头戴式显示器100位置窜动或脱离用户的头部。并且，头部固定装置110起承载作用，头戴式显示器100的各个零部件均间接或直接的设置于头部固定装置110。可选地，头部固定装置110包括头环，头环套设于用户的头部，实现头戴式显示器100的佩戴。又可选地，头部固定装置110还包括辅助固定环，辅助固定环设置于头部的后脑部位，用于可靠固定头戴式显示器100，避免头戴式显示器100因偏坠而脱离用户的头部。

支撑臂120呈弧形设置，且位于头部固定装置110的外侧。具体的，支撑臂120的两端分别与头部固定装置110连接，支撑臂120的中部区域位于头部固定装置110的外侧，并与头部固定装置110之间存在一定的间距，避免支撑臂120与头部固定装置110发生干涉。可选地，支撑臂120为半环形的力臂，以承载显示装置130。显示装置130可转动地安装于支撑臂120的中部区域，这样可以保证支撑臂120的两端受力均衡，避免用户头部两侧受力不均，提升用户使用体验。

显示装置130为头戴式显示器100的显示部件，用户的眼睛对准显示装置130，通过显示装置130显示影像资料，达到增强显示的目的。可选地，显示装置130包括显示面板131以及设置于显示面板131的两个镜片132，分别对应用户的左右眼。又可选地，显示装置130的具体结构也可以为目前各种可实现显示功能的装置。

显示装置130通过角度调节装置140可转动地安装于支撑臂120的中部区域，使得显示装置130对准或者远离用户的眼睛，即角度调节装置140可调节显示装置130相对于用户眼睛的倾角。当用户佩戴头戴式显示器100时，角度调节装置140可以使显示装置130与用户的眼睛保持平行，以使显示装置130可以很好的对准用户的眼睛，提高用户使用时的舒适度。并且，当用户不需要佩戴头戴式显示器100时，角度调节装置140可以使显示装置130相对于用户眼睛倾斜，以离开用户眼睛。

而且，位移调节装置也可以带动显示装置130平移，使得显示装置130靠近或者远离用户的眼睛。位移调节装置可以带动显示装置130沿水平方向和/或竖直方向移动，以任意位置的显示装置130可以移动到用户眼睛处，或者将用户眼睛处的显示装置130移走。

可以理解的，角度调节装置140与位移调节装置可以分别执行动作，比如，单独通过角度调节装置140带动显示装置130转动，或者单独通过位移调节装置带动显示装置130移动；当然，角度调节装置140与位移调节装置还可联合执行动作，比如，角度调节装置140控制显示装置130转动的同时，还可通过位移调节装置带动显示装置130移动。

使用角度调节装置140调整显示装置130：头戴式显示器100佩戴时，将头部固定装置110佩戴于用户的头部，保证头戴式显示器100佩戴好。然后，角度调节装置140带动显示装置130相对于支撑臂120转动，使得显示装置130向内翻转，以对准并罩设用户的眼睛，用户可以使用显示装置130进行增强显示。当不使用显示装置130、暂时不想使用显示装置130或需要观看外界环境时，角度调节装置140带动显示装置130相对于支撑臂120转动，使得显示装置130外翻，此时，显示装置130远离用户的眼睛，用户可以看到现实的环境。值得说明的是，这里的内外以显示装置130和用户的相对位置关系为基准，显示装置130朝向用户的一侧则为内侧，显示装置130背离用户的一侧为外侧。

使用位移调节装置调整显示装置130：头戴式显示器100佩戴时，将头部固定装置110佩戴于用户的头部，保证头戴式显示器100佩戴好。然后，位移调节装置带动显示装置130移动，使得显示装置130逐渐靠近用户的眼睛，以对准并罩设用户的眼睛，用户可以使用显示装置130进行增强显示。当不使用显示装置130、暂时不想使用显示装置130或需要观看外界环境时，位移调节装置带动显示装置130移动使得显示装置130远离用户的眼睛，不再遮挡用户的眼睛，用户可以看到现实的环境。

角度调节装置140与位移调节装置配合调整显示装置130，调整时，显示装置130既可以移动，又可以相对于支撑臂120转动，其调整原理与上述的角度调节装置140、位移调节装置单独的调整原理实质相同，在此不一一赘述。

上述实施例的头戴式显示器100通过角度调节装置140和/或位移调节装置带动显示装置130运动，实现显示装置130的调整，有效的解决目前需要手动调整整个头戴式显示器导致的操作繁琐的问题，简化显示装置130的调整过程，便于显示装置130相对于用户眼睛位置的调节，进而便于用户使用。

可以理解的，角度调节装置140带动显示装置130转动的形式可以为主动调整，也可以为被动调整。参见图1和图2，在一实施例中，角度调节装置140主动调整显示装置130的位置。在一具体实施例中，角度调节装置140包括第一旋转动力源141、安装第一旋转动力源141的第一旋转安装座142，第一旋转安装座142设置于支撑臂120，第一旋转动力源141的输出端连接显示装置130。第一旋转安装座142起承载作用，用于实现第一旋转动力源141的安装，保证第一旋转动力源141可靠的安装于支撑臂120上，避免发生窜动，以使第一旋转动力源141输出的旋转运动可靠。

可选地，第一旋转安装座142通过螺纹连接、卡扣连接或者粘接等方式固定于支撑臂120上。可选地，第一旋转安装座142也可与支撑臂120为一体结构。当然，在本发明的其他实施方式中，第一旋转动力源141也可直接安装于支撑臂120。可选地，第一旋转动力源141通过螺纹连接、卡扣连接或者粘接等方式固定于第一旋转安装座142上。可以理解的，第一旋转动力源141具有安装空间，可以至少部分安装于第一旋转安装座142中，当然，第一旋转安装座142可以为平板状，第一旋转动力源141可以安装于第一旋转安装座142的表面。

第一旋转动力源141的输出端与显示装置130连接，第一旋转动力源141输出旋转运动时，第一旋转动力源141可通过输出端带动显示装置130相对于支撑臂120转动，使得显示装置130向内翻转或向外翻转。可选地，第一旋转动力源141包括但不限于舵机、电机或者其他可以输出旋转运动的旋转执行单元。示例性地，第一旋转动力源141为舵机。

可以理解的，头戴式显示器100还包括具有控制器的控制装置，通过控制器实现显示装置130的自动调节，控制装置的具体结构及其调整形式在后文提及。控制器与第一旋转动力源141电连接，以控制第一旋转动力源141工作。头戴式显示器100调整显示装置130的位置时，控制器接收显示装置130的调整信号，随后，控制器控制第一旋转动力源141运动，第一旋转动力源141的输出端转动，并带动显示装置130转动，使得显示装置130向内翻转或向外翻转。

在另一实施例中，角度调节装置140被动调整显示装置130的位置。在一具体实施例中，角度调节装置140包括阻尼转动件，阻尼转动件可转动连接显示装置130与支撑臂120。显示装置130具有第一安装孔，支撑臂120具有第二安装孔，阻尼转动件可转动安装于第一安装孔和/或第二安装孔中。这样，用户手动向内或者向外翻转显示装置130时，显示装置130可通过阻尼转动件相对于支撑臂120转动，也可以实现显示装置130位置的调整。

采用阻尼转动件后，一方面，在用户转动显示装置130的外力作用下，阻尼转动件的转动作用可以使得显示装置130相对于支撑臂120转动；另一方面，显示装置130调整完成后，阻尼转动件的阻尼作用可以增加摩擦力，使得显示装置130不能通过阻尼转动件转动，以使显示装置130保持于调整位置，便于用户使用。可选地，阻尼转动件包括转轴以及套设于转轴外侧的阻尼层。当然，在本发明的其他实施方式中，阻尼转动件还可为其他既具有转动功能又具有阻尼特性的部件。

在一实施例中，角度调节装置140还包括设置于显示装置130的显示固定座143，显示固定座143用于与支撑臂120可转动连接。显示固定座143用于实现角度调节装置140与显示装置130的连接，可以理解的，显示固定座143既可以应用于主动调整的角度调节装置140中，又可以应用于被动调整的角度调节装置140中。本实施例中，仅以显示固定座143应用于主动调整的角度调节装置140中为例进行说明。显示装置130设置于显示装置130，第一旋转动力源141的输出端与显示固定座143连接，第一旋转动力源141输出旋转运动时，第一旋转动力源141的输出端可带动显示固定座143及与其连接的显示装置130同步转动，实现显示装置130的调整。

可选地，显示固定座143可拆卸的固定于显示装置130，或者，显示固定座143与显示装置130为一体结构。可选地，第一旋转动力源141的输出端通过螺纹连接、卡扣连接或粘接等方式或其他固定连接方式安装于显示装置130。值得说明的是，应用于被动调整的角度调节装置140中的原理与应用于主动调整的角度调节装置140中的原理实质相同，在此不一一赘述。

在一实施例中，显示固定座143位于显示装置130的上方或侧边。这样都可实现显示固定座143带动显示装置130转动。示例性地，显示固定座143位于显示装置130的正上方。

在一实施例中，角度调节装置140还包括第一角度检测件，第一角度检测件设置于显示装置130，用于检测显示装置130的旋转角度。第一角度检测件与控制器连接，可以实时的检测显示装置130的倾角，并反馈给控制器。对于主动调整的显示装置130而言，第一角度检测件、第一旋转动力源141及控制器电连接连接。当第一角度检测件检测的显示装置130所处的角度传输给控制器，控制器比较显示装置130的当前角度与预设角度之差，若当前角度等于预设角度，则控制器控制第一旋转动力源141停止带动显示装置130转动；若当前角度小于或大于预设角度，则控制器控制第一旋转动力源141带动显示装置130转动，直至当前角度等于预设角度。对于被动调整的显示装置130而言，用户在调整显示装置130的过程中，第一角度检测件可检测显示装置130的角度，当显示装置130的当前角度调整到预设角度时，控制器会发生提示如蜂鸣声等，告知用户调整到位。当然，用户可根据使用需求随意调整显示装置130的角度，第一角度检测件可以将该角度信息存储记录。可选地，第一角度检测件为角度传感器或者其他能够实现角度检测的部件。

在一实施例中，位移调节装置包括水平位移调节机构150，水平位移调节机构150可带动显示装置沿水平方向移动，以调节显示装置沿水平方向的位移。水平位移调节机构150可以带动显示装置130在水平面中平移，以使显示装置130靠近或者远离用户的眼睛。

使用水平位移调节机构150调整显示装置130：头戴式显示器100佩戴时，将头部固定装置110佩戴于用户的头部，保证头戴式显示器100佩戴好。然后，水平位移调节机构150带动显示装置130在水平面内移动，使得显示装置130沿水平方向逐渐靠近用户的眼睛，以对准并罩设用户的眼睛，用户可以使用显示装置130进行增强显示。当不使用显示装置130、暂时不想使用显示装置130或需要观看外界环境时，水平位移调节机构150带动显示装置130在水平面中移动使得显示装置130远离用户的眼睛，不再遮挡用户的眼睛，用户可以看到现实的环境。

参见图1和图3，在一实施例中，水平位移调节机构150设置于支撑臂120与头部固定装置110之间，水平位移调节机构150可带动支撑臂120及显示装置130移动。水平位移调节机构150可以实现显示装置130在水平面内的移动，以调节显示装置130与用户眼睛之间的水平距离。水平位移调节机构150调节显示装置130的位置时，水平位移调节机构150可带动支撑臂120沿水平方向移动，使得支撑臂120带动其上的显示装置130移动，使得显示装置130在水平方向上靠近或远离用户的眼睛，调整显示装置130与用户眼睛之间的距离。

水平位移调节机构150调整显示装置130时，水平位移调节机构150可以伸展或收缩，使得支撑臂120的中部区域与头部固定装置110之间的距离增加或减小，进而支撑臂120带动显示装置130沿水平方向运动，以使显示装置130靠近或者远离用户的眼睛。具体的，水平位移调节机构150将显示装置130从用户眼睛处移走时，水平位移调节机构150带动支撑臂120朝向远离头部固定装置110的一侧运动，进而支撑臂120带动显示装置130远离用户的眼睛，此时，用户的眼睛不再被显示装置130遮挡，用户可以看到外界的现实环境。水平位移调节机构150将显示装置130移到用户眼睛处时，水平位移调节机构150带动支撑臂120朝向靠近头部固定装置110的一侧运动，进而支撑臂120带动显示装置130逐渐靠近用户的眼睛，此时，用户的眼睛被显示装置130罩设，用户使用显示装置130观看。而且，水平位移调节机构150带动显示装置130移动的过程中，还可调节调整显示装置130与用户眼睛之间的距离，以保证显示装置130与用户眼睛之间的距离使用，提高用户使用时的舒适度，避免显示装置130离用户的眼睛过远或过近。

当然，在本发明的其他实施方式中，水平位移调节机构150还可设置于角度调节装置140与显示装置130之间，水平位移调节机构150可带动角度调节装置140及显示装置130移动。这样也能够实现显示装置130的调整，其调整原理与上述实施例中的水平位移调节机构150的调整原理实质相同，在此不一一赘述。

在一实施例中，水平位移调节机构150包括直线运动组件152，直线运动组件152设置于支撑臂120与头部固定装置110，直线运动组件152可带动支撑臂120相对于头部固定装置110移动。直线运动组件152用于实现支撑臂120在水平面中的直线运动。示例性地，直线运动组件152包括旋转齿轮以及与旋转齿轮啮合连接的直线齿条，旋转齿轮转动时，可带动直线齿条输出直线运动。可选地，直线齿条设置于头部固定装置110，旋转齿轮安装于支撑臂120。支撑臂120前移或后退时，旋转齿轮可沿直线齿条移动。又可选地，直线齿条设置于支撑臂120，旋转齿轮设置于头部固定装置110。支撑臂120前移或后退时，直线齿条移动可带动旋转齿轮转动。当然，在本发明的其他实施方式中，直线运动组件152还可为其他能够输出直线运动如直线电机、直线气缸等等的部件。

可以理解的，水平位移调节机构150带动显示装置130移动的形式可以为主动调整，也可以为被动调整。在一实施例中，水平位移调节机构150主动调整显示装置130。在一具体实施例中，水平位移调节机构150还包括平移动力源151，平移动力源151的输出端与直线运动组件152连接，以驱动直线运动组件152带动支撑臂120运动。平移动力源151与旋转齿轮连接，示例性地，平移动力源151设置于头部固定装置110，直线齿条设置于平移动力源151的输出端连接旋转齿轮，平移动力源151输出旋转运动可带动旋转齿轮转动，进而旋转齿轮通过啮合关系驱动直线齿条做直线运动，进而直线齿条带动支撑臂120做直线运动。

可选地，水平位移调节机构150还包括平移安装座153，平移安装座153设置于头部固定装置110，用于安装平移动力源151。可选地，平移安装座153通过螺纹连接、卡扣连接或者粘接等方式固定于头部固定装置110。可选地，平移安装座153也可与头部固定装置110为一体结构。当然，在本发明的其他实施方式中，平移动力源151也可直接安装于头部固定装置110。可选地，平移动力源151包括但不限于舵机、电机或者其他可以输出旋转运动的旋转执行单元。示例性地，平移动力源151为舵机。

控制器与平移动力源151电连接，以控制平移动力源151工作。头戴式显示器100调整显示装置130的位置时，控制器接收显示装置130的调整信号，随后，控制器控制平移动力源151运动，平移动力源151的输出端转动，并通过旋转齿轮与直线齿条的配合带动支撑臂120在水平面内移动，进而支撑臂120带动显示装置130靠近或者远离用户的眼睛，以使显示装置130与用户眼睛之间的距离适中。

在另一实施例中，水平位移调节机构150被动调整显示装置130的位置。在一具体实施例中，用户可以直接手动调节支撑臂120的位置，即向前或向后移动支撑臂120，使得支撑臂120可沿旋转齿轮转动。进一步地。水平位移调节机构150还包括可锁定或解锁的锁定件，锁定件设置于头部固定装置110，用于将直线运动组件152锁定于头部固定装置110。锁定件锁定时，锁定件移入到直线齿条与旋转齿轮之间，直线齿条与旋转齿轮之间的位置被锁定，直线齿条不能沿旋转齿轮移动；锁定件解锁时，锁定件移出直线齿条与旋转齿轮之间，直线齿条可沿旋转齿轮运动。可选地，锁定件为锁定柱或者其他可以锁定的部件。

可选地，水平位移调节机构150被动调整显示装置130的位置时，直线运动组件152还可为阻力滑轨滑块结构，外力作用下通过滑轨滑块的配合使得支撑臂120可相对于头部固定装置110移动，外力移除后滑轨与滑块之间的阻力作用可以实现直线运动组件152的锁定，进而锁定支撑臂120，使得支撑臂120保持不动。

在一实施例中，水平位移调节机构150的数量为两个，两个水平位移调节机构150分别设置于支撑臂120的两个端部，并连接到头部固定装置110，可选地，两个水平位移调节机构150都可采用平移动力源151主动驱动；也可两个水平位移调节机构150中的一个由平移动力源151主动驱动，另一个为被动驱动；还可两个水平位移调节机构150都可采用被动驱动。

在一实施例中，位移调节装置还包括竖直位移调节机构160。竖直位移调节机构160可带动显示装置130沿竖直方向移动，以调节显示装置130在竖直方向的位移。竖直位移调节机构160可以带动显示装置130在竖直面中平移，以使显示装置130靠近或者远离用户的眼睛。

使用竖直位移调节机构160调整显示装置130：头戴式显示器100佩戴时，将头部固定装置110佩戴于用户的头部，保证头戴式显示器100佩戴好。然后，竖直位移调节机构160带动显示装置130在竖直面中升降，使得显示装置130沿竖直方向逐渐靠近用户的眼睛，以对准并罩设用户的眼睛，用户可以使用显示装置130进行增强显示。当不使用显示装置130、暂时不想使用显示装置130或需要观看外界环境时，竖直位移调节机构160带动显示装置130在竖直面中升降使得显示装置130远离用户的眼睛，不再遮挡用户的眼睛，用户可以看到现实的环境。

参见图1、图4至图7，在一实施例中，竖直位移调节机构160设置于支撑臂120与头部固定装置110之间，用于带动支撑臂120相对于头部固定装置110转动，以调节显示装置130在竖直方向的上下位移。也就是说，本实施例中，竖直位移调节机构160输出转动运动，以通过支撑臂120带动显示装置130升降。竖直位移调节机构160可转动连接支撑臂120与头部固定装置110，竖直位移调节机构160可以带动支撑臂120相对于头部固定装置110转动。由于支撑臂120的端部可转动连接于头部固定装置110，支撑臂120安装显示装置130处可绕头部固定装置110转动，加之显示装置130的自身重力作用，显示装置130始终保持于竖直状态。也就是说，通过竖直位移调节机构160与支撑臂120的配合可以带动显示装置130上下移动，以使显示装置130遮挡或远离用户的眼睛。

具体的，头戴式显示器100佩戴时，将头部固定装置110佩戴于用户的头部，保证头戴式显示器100佩戴好。然后，竖直位移调节机构160带动支撑臂120相对于头部固定装置110转动，支撑臂120安装显示装置130的位置会向下移动，进而支撑臂120带动显示装置130下移，显示装置130可对准并罩设用户的眼睛，用户可以使用显示装置130进行增强显示。当不使用显示装置130、暂时不想使用显示装置130或需要观看外界环境时，竖直位移调节机构160带动支撑臂120相对于头部固定装置110转动，支撑臂120安装显示装置130的位置会向上移动，进而支撑臂120带动显示装置130上移，此时，显示装置130远离用户的眼睛，用户可以看到现实的环境。当然，支撑臂120安装显示装置130的位置也可继续下移，使得显示装置130脱离用户的眼睛。

值得说明的是，竖直位移调节机构160与角度调节装置140、水平位移调节机构150可以分别执行动作，比如，单独通过竖直位移调节机构160带动显示装置130在竖直方向移动，单独通过角度调节装置140带动显示装置130转动，或者单独通过水平位移调节机构150带动显示装置130在水平面中移动；当然，竖直位移调节机构160、角度调节装置140与水平位移调节机构150中的至少两个还可联合执行动作。

竖直位移调节机构160、角度调节装置140与水平位移调节机构150配合调整显示装置130，调整时，显示装置130既可以在水平面中移动，又可以相对于支撑臂120转动，还可上下移动，其调整原理与上述的竖直位移调节机构160、角度调节装置140、水平位移调节机构150单独的调整原理实质相同，在此不一一赘述。

当然，在本发明的另一实施方式中，竖直位移调节机构160还可设置于支撑臂120与头部固定装置110之间，或者设置于显示装置130与支撑臂120之间，竖直位移调节机构160可沿竖直方向做升降运动，以带动显示装置130上下移动。也就是说，竖直位移调节机构160为可以实现升降运动的升降结构，示例性地，升降结构可以为竖直的滚珠丝杠结构、升降电机结构等等。值得说明的是，本发明举出上述两个可以实现升降运动的结构进行说明，而可以实现升降运动的结构数量很多，在此不能一一列举，其他可以实现升降运动的结构均在本发明的保护范围内。

本发明中仅以竖直位移调节机构160带动支撑臂120转动实现显示装置130的上下移动实现竖直位移调节。

可以理解的，竖直位移调节机构160带动显示装置130转动的形式可以为主动调整，也可以为被动调整。在一实施例中，竖直位移调节机构160主动调整显示装置130的位置。在一具体实施例中，竖直位移调节机构160包括第二旋转动力源161、安装第二旋转动力源161的第二旋转安装座162，第二旋转安装座162设置于支撑臂120，第二旋转动力源161的输出端连接头部固定装置110。第二旋转安装座162起承载作用，用于实现第二旋转动力源161的安装，保证第二旋转动力源161可靠的安装于支撑臂120上，避免发生窜动，以使第二旋转动力源161输出的旋转运动可靠。

由于头部固定装置110为固定不动的部件，第二旋转动力源161的输出端与头部固定装置110连接后，会产生反作用力驱动第二旋转动力源161带动支撑臂120转动，实现支撑臂120带动显示装置130上下移动。当然，在本发明的其他实施方式中，第二旋转动力源161可以设置于头部固定装置110，第二旋转动力源161的输出端与支撑臂120连接，第二旋转动力源161输出转动运动可直接带动支撑臂120转动。

可选地，第二旋转安装座162通过螺纹连接、卡扣连接或者粘接等方式固定于支撑臂120上。可选地，头戴式显示器100还包括力臂固定座170，力臂固定座170设置于支撑臂120，力臂固定座170用于固定连接第二旋转安装座162。具体的，支撑臂120具有通孔，第二旋转动力源161的伸出端穿过通孔安装于头部固定装置110，并且，第二旋转动力源161通过第二旋转安装座162安装于力臂固定座170。可选地，第二旋转安装座162也可与支撑臂120为一体结构。当然，在本发明的其他实施方式中，第二旋转动力源161也可直接安装于支撑臂120。

可选地，第二旋转动力源161通过螺纹连接、卡扣连接或者粘接等方式固定于第二旋转安装座162上。可以理解的，第二旋转动力源161具有安装空间，可以至少部分安装于第二旋转安装座162中，当然，第二旋转安装座162可以为平板状，第二旋转动力源161可以安装于第二旋转安装座162的表面。可选地，竖直位移调节机构160还包括固定支座163，固定支座163设置于头部固定装置110，固定支座163用于固定安装第二旋转动力源161的输出端，以使第二旋转动力源161受到反作用力转动。当然，第二旋转动力源161的输出端也可直接固定于头部固定装置110。

第二旋转动力源161的输出端与头部固定装置110连接，第二旋转动力源161输出旋转运动时，输出端的反作用力可使第二旋转动力源161通过第二旋转安装座162以及力臂固定座170带动支撑臂120转动，使得支撑臂120带动显示装置130向上移动或向下移动。可选地，第二旋转动力源161包括但不限于舵机、电机或者其他可以输出旋转运动的旋转执行单元。示例性地，第二旋转动力源161为舵机。

控制器与第二旋转动力源161电连接，以控制第二旋转动力源161工作。头戴式显示器100调整显示装置130的位置时，控制器接收显示装置130的调整信号，随后，控制器控制第二旋转动力源161运动，第二旋转动力源161的输出端转动，并带动支撑臂120转动，进而支撑臂120带动显示装置130向上移动或向下移动。

在另一实施例中，竖直位移调节结构160被动调整显示装置130的位置。在一具体实施例中，竖直位移调节机构160包括阻尼转动件，阻尼转动件可转动连接支撑臂120与头部固定装置110。支撑臂120具有第三安装孔，头部固定装置110具有第四安装孔，阻尼转动件可转动安装于第三安装孔和/或第四安装孔中。这样，用户手动向上或者向下推动支撑臂120时，支撑臂120可通过阻尼转动件相对于头部固定装置110转动，进而支撑臂120带动显示装置130上下移动，实现显示装置130位置的调整。

采用阻尼转动件后，一方面，在用户转动支撑臂120的外力作用下，阻尼转动件的转动作用可以使得支撑臂120相对于头部固定装置110转动；另一方面，显示装置130调整完成后，阻尼转动件的阻尼作用可以增加摩擦力，使得支撑臂120不能通过阻尼转动件转动，以使显示装置130及支撑臂120保持于调整位置，便于用户使用。可选地，阻尼转动件包括转轴以及套设于转轴外侧的阻尼层。当然，在本发明的其他实施方式中，阻尼转动件还可为其他既具有转动功能又具有阻尼特性的部件。

在一实施例中，竖直位移调节机构160还包括第二角度检测件，第二角度检测件设置于支撑臂120，用于检测支撑臂120的旋转角度。第二角度检测件与控制器连接，可以实时的检测支撑臂120的倾角，并反馈给控制器。对于主动调整的支撑臂120而言，第二角度检测件、第二旋转动力源161及控制器电连接。当第二角度检测件检测的支撑臂120所处的角度传输给控制器，控制器比较支撑臂120的当前角度与预设角度之差，若当前角度等于预设角度，则控制器控制第二旋转动力源161停止带动支撑臂120转动；若当前角度小于或大于预设角度，则控制器控制第二旋转动力源161带动支撑臂120转动，直至当前角度等于预设角度。对于被动调整的支撑臂120而言，用户在调整支撑臂120的过程中，第二角度检测件可检测支撑臂120的角度，当支撑臂120的当前角度调整到预设角度时，控制器会发生提示如蜂鸣声等，告知用户调整到位。当然，用户可根据使用需求随意调整支撑臂120的角度，第二角度检测件可以将该角度信息存储记录。可选地，第二角度检测件为角度传感器或者其他能够实现角度检测的部件。

值得说明的是，关于上述的角度调节装置140、竖直位移调节机构160、水平位移调节机构150的结构有很多种实现方式，本发明中仅说明角度调节装置140、竖直位移调节机构160、水平位移调节机构150的一种具体结构，而其余能够实现角度调节装置140、竖直位移调节机构160、水平位移调节机构150功能的结构均应在本发明的保护范围内。

在一实施例中，头戴式显示器100还包括具有控制器的控制装置，控制器与角度调节装置140、竖直位移调节机构160及水平位移调节机构150电连接，控制角度调节装置140、竖直位移调节机构160及水平位移调节机构150单独执行动作或联合执行动作。控制器与角度调节装置140的第一旋转动力源141电连接，与竖直位移调节机构160的第二旋转动力源161电连接，与水平位移调节机构150的平移动力源151电连接。这样，头戴式显示器100可以通过控制器实现显示装置130位置的自动调整，方便用户使用。可选地，控制器为CPU或者其他实现控制的控制件。

值得说明的是，控制器可以准确控制显示装置130在空间中的上下平移、前后平移和旋转。参见图1和图8，需要上下平移时，保持第二旋转动力源161的旋转角度A和第一旋转动力源141的旋转角度B相等，或者保持A＝B+固定值(该固定值取决于用户头环佩戴的角度)，如此保证显示装置130实时与用户面部平行。其中角度A是用户面部竖直方向与支撑臂120之间的夹角，角度B是支撑臂120与显示装置130之间的夹角。对于大部分用户来说，佩戴头部固定装置110时的角度是固定的，所以可以通过事先校准，找到用户面部竖直方向与头部固定装置110的角度，进而计算出角度A和角度B之间的差。显示装置130前后平移的距离L由平移动力源151运动的距离L1和第二旋转动力源161的旋转后在水平方向上投影长度决定，其平移的位移L等于L1+L2*cos(A)，其中L2为支撑臂120的长度。在上下平移、旋转时显示装置130与用户面部距离也会改变，需要前后平移来保证距离一致。显示装置130的旋转可以直接通过改变第一旋转动力源141旋转角度B来实现。

在一实施例中，控制装置还包括操作件，操作件与控制器电连接，用于输入控制角度调节装置140、竖直位移调节机构160及水平位移调节机构150的执行信号。操作件为显示装置130位置调整的输入控制设备。操作件被用户操作时，操作件可发生相应的调整信息至控制器，控制器根据调整信息控制第一旋转动力源141、第二旋转动力源161、平移动力源151等中的一个或多个运动。这样可以实现显示装置130的自动调整，无需操作人员手动调节支撑臂120或显示装置130，便于用户使用，提高头戴式显示器100的智能化水平。

在一实施例中，显示装置130还包括与控制器电连接的前置摄像头，前置摄像头用于获取头戴式显示器周围环境空间的图像，并传输至控制器。控制器可以对该图像进行处理，使得周围环境空间的图像可以通过显示装置130的镜片132显示，以使用户可以通过头戴式显示器130观看到周围环境空间，实现与真实场景融合，便于用户使用。

在一实施例中，操作件设置于显示装置130或头部固定装置110。原则上，操作件在头戴式显示器100的设置位置不受限制，只要能够便于操作人员操作即可。可选地，操作件设置于显示装置130。进一步地，操作件可以位于显示装置130的侧面或者背离用户的正面等等。可选地，操作件设置于支撑臂120。可选地，操作件设置于头部固定装置110，并位于头部固定装置110的侧面。

在一实施例中，操作件包括触摸屏、操作按键、摄像头或惯性传感器等能够实现输入控制的部件。操作件为触摸屏时，在控制器进入调整显示装置130的模式后，通过在触摸屏上上下滑动控制显示的上下位移，通过在触摸屏上前后滑动控制显示装置130的前后位移，通过在触摸屏上画圈来控制显示装置130的旋转。操作件的控制方式不限于触摸屏，也可以是操作按键，几个操作按键对应不同自由度运动，或者通过摄像头进行的手势识别来控制，不同手势对应不同运动。当然，操作件还可为惯性传感器，惯性传感器可以检测到用户头部的动作来控制显示装置130的位移调节。比如，开启调整模式后，用户头部前倾时可以让显示装置130下移，后倾可以让显示装置130上移等等。示例性地，惯性传感器可以为imu传感器。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种头戴式显示器，其特征在于，包括：

头部固定装置；

支撑臂，连接于所述头部固定装置；

显示装置，设置于所述支撑臂；

角度调节装置，连接所述显示装置与所述支撑臂，并可带动所述显示装置相对于所述支撑臂转动；以及

位移调节装置，用于带动所述显示装置移动；

调节显示装置位置时，角度调节装置和/或所述位移调节装置可带动所述显示装置远离或靠近用户眼睛。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述角度调节装置包括第一旋转动力源、安装所述第一旋转动力源的第一旋转安装座，所述第一旋转安装座设置于所述支撑臂，所述第一旋转动力源的输出端连接所述显示装置。

3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述角度调节装置包括阻尼转动件，所述阻尼转动件可转动连接所述显示装置与所述支撑臂。

4.根据权利要求2或3所述的头戴式显示器，其特征在于，所述角度调节装置还包括第一角度检测件，所述第一角度检测件设置于所述显示装置，用于检测所述显示装置的旋转角度。

5.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述位移调节装置包括水平位移调节机构，所述水平位移调节机构可带动所述显示装置沿水平方向移动，以调节所述显示装置沿水平方向的位移。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其特征在于，所述水平位移调节机构设置于所述支撑臂与所述头部固定装置之间，所述位移调节装置可带动所述支撑臂及所述显示装置移动。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其特征在于，所述位移调节装置包括直线运动组件，所述直线运动组件设置于所述支撑臂与所述头部固定装置，所述直线运动组件可带动所述支撑臂相对于所述头部固定装置移动。

8.根据权利要求7所述的头戴式显示器，其特征在于，所述位移调节装置还包括平移动力源，所述平移动力源的输出端与所述直线运动组件连接，以驱动所述直线运动组件带动所述支撑臂运动。

9.根据权利要求7所述的头戴式显示器，其特征在于，所述位移调节装置还包括可锁定或解锁的锁定件，所述锁定件设置于所述头部固定装置，用于将所述直线运动组件锁定于所述头部固定装置。

10.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其特征在于，所述水平位移调节机构设置于所述角度调节装置与所述显示装置之间，所述位移调节装置可带动所述角度调节装置及所述显示装置移动。

11.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其特征在于，所述位移调节装置还包括竖直位移调节机构，所述竖直位移调节机构可带动所述显示装置沿竖直方向移动，以调节所述显示装置在竖直方向的位移。

12.根据权利要求11所述的头戴式显示器，其特征在于，所述竖直位移调节机构设置于所述支撑臂与所述头部固定装置之间，用于带动所述支撑臂相对于所述头部固定装置转动，以使所述支撑臂带动所述显示装置上下移动。

13.根据权利要求12所述的头戴式显示器，其特征在于，所述竖直位移调节机构包括第二旋转动力源、安装所述第二旋转动力源的第二旋转安装座，所述第二旋转动力源输出的旋转运动可带动所述支撑臂转动。

14.根据权利要求12所述的头戴式显示器，其特征在于，所述竖直位移调节机构包括阻尼转动件，所述阻尼转动件可转动连接所述支撑臂与所述头部固定装置。

15.根据权利要求12至14任一项所述的头戴式显示器，其特征在于，所述竖直位移调节机构还包括第二角度检测件，所述第二角度检测件设置于所述支撑臂，用于检测所述支撑臂的旋转角度。

16.根据权利要求11所述的头戴式显示器，其特征在于，所述竖直位移调节机构设置于所述支撑臂与所述头部固定装置之间，或者设置于所述显示装置与所述支撑臂之间，所述竖直位移调节机构可沿竖直方向做升降运动，以带动所述显示装置上下移动。

17.根据权利要求11所述的头戴式显示器，其特征在于，所述头戴式显示器还包括具有控制器的控制装置，所述控制器与所述角度调节装置、所述竖直位移调节机构及水平位移调节机构电连接，控制所述角度调节装置、所述竖直位移调节机构及所述水平位移调节机构单独执行动作或联合执行动作；

所述控制装置还包括操作件，所述操作件与所述控制器电连接，用于输入控制所述角度调节装置、竖直位移调节机构及水平位移调节机构的执行信号；

所述操作件设置于所述显示装置或所述头部固定装置；

所述操作件包括触摸屏、操作按键、摄像头或惯性传感器。

18.根据权利要求17所述的头戴式显示器，其特征在于，所述显示装置还包括与所述控制器电连接的前置摄像头，所述前置摄像头用于获取所述头戴式显示器周围环境空间的图像。

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