CN113330353A - 头戴式显示器及其面部界面 - Google Patents

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CN113330353A CN202080009877.0A CN202080009877A CN113330353A CN 113330353 A CN113330353 A CN 113330353A CN 202080009877 A CN202080009877 A CN 202080009877A CN 113330353 A CN113330353 A CN 113330353A
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Abstract

一种头戴式显示器包括显示单元和面部界面。该显示单元包括用于向用户显示图形内容的显示器。该面部界面耦接到显示单元，并且被配置为接合用户的面部以在其上支撑显示单元。面部界面包括接合所述用户前额的上部部分和接合所述用户的太阳穴区域的侧部部分。面部界面将由前额施加到上部部分的向前力转换为由侧部部分施加到太阳穴区域的向内力。

Description

头戴式显示器及其面部界面
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2019年1月17日提交的美国临时专利申请No.62/793,479的优先权和权益。前述专利申请的内容全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
本公开涉及显示系统，并且具体地讲，涉及头戴式显示单元及其面部界面。
背景技术
头戴式显示器是能够佩戴在用户头部上的显示系统。头戴式显示器通常包括显示器、头部支撑件和面部界面。显示器包括用于显示图形的显示屏。头部支撑件耦接到显示器并且接合用户的头部以支撑其上的显示器。面部界面耦接到显示器并且接合用户的面部以支撑其上的显示器。面部界面可影响用户的舒适度，尤其是在长时间佩戴时，以及头戴式显示器在用户头部上的稳定性。
发明内容
本文公开了头戴式显示器及其面部界面的具体实施。
在一个具体实施中，头戴式显示器包括显示单元和面部界面。该显示单元包括用于向用户显示图形内容的显示器。该面部界面耦接到显示单元，并且被配置为接合用户的面部以在其上支撑显示单元。面部界面包括接合所述用户前额的上部部分和接合所述用户的太阳穴区域的侧部部分。面部界面将由前额施加到上部部分的向前力转换为由侧部部分施加到太阳穴区域的向内力。
面部界面可包括力分配器，该力分配器具有形成上部部分的上部区段和形成侧部部分的两个侧区段，并且上部区段的向前移动引起侧区段的向内移动。显示单元和面部界面可被协同配置为阻挡来自用户的眼睛的环境光。面部界面可包括侧向稳定器，侧向稳定器在侧部部分中的一个与显示单元之间选择性地传递力。
在一个具体实施中，头戴式显示器包括显示单元和面部界面。该显示单元包括用于向用户显示图形内容的显示器。该面部界面耦接到显示单元，并且被配置为接合用户的面部以在其上支撑显示单元。面部界面包括侧部部分和侧向稳定器。侧部部分接合用户的面部的相对侧。侧向稳定器被选择性地操作以用于改变由侧部部分施加到用户的面部的侧面的向内力。
在感测到显示单元的移动状况时可选择性地操作侧向稳定器。显示单元和面部界面被协同配置为阻挡来自用户的眼睛的环境光。
在一个具体实施中，头戴式显示器包括显示单元和面部界面。该显示单元包括用于向用户显示图形内容的显示器。该面部界面耦接到显示单元，并且被配置为接合用户的面部以在其上支撑显示单元。面部界面包括上部接合结构和下部接合结构。上部接合结构相对于显示单元固定地定位，以防止在接合用户的面部的前额时在其间移动。下部接合结构相对于显示单元可移动地定位，以允许在接合用户的面部的下部面部结构时在其间移动。
附图说明
在附图中，虚线通常表示隐藏部件或以不同状态示出的部件。点划线通常表示用户。
图1A是用户头部上佩戴的头戴式显示器的侧视图。
图1B是图1A的头戴式显示器的部分顶视图。
图1C是图1A的头戴式显示器的后视图。
图1D是图1A的头戴式显示器的变型的顶视图，其中面部界面与其显示单元分离。
图1E是图1A的头戴式显示单元的另一变型的顶视图，其中头部支撑件耦接到其面部界面。
图2是图1A的头戴式显示器的电子部件的示意图。
图3是图2的控制器的示例性硬件配置的示意图。
图4A是图1A的头戴式显示器的顶视图，其示出了其处于第一状态(实线)和第二状态(虚线)的面部界面的实施方案。
图4B是图4A的头戴式显示器的顶视图，其中用户的头部在第二状态下接合面部界面。
图5A是具有图4A的面部界面的力分配器的实施方案的头戴式显示器的后视图。
图5B是沿图5A中的线5B-5B截取的头戴式显示器在第一状态下的剖视图。
图5C是处于第二状态的沿图5A中的线5C-5C截取的头戴式显示器的剖视图。
图5D是具有图5A的力分配器的变型的处于第二状态的头戴式显示器的剖视图。
图5E是操作图4A的面部界面的方法的流程图。
图6A是具有处于第一状态的图4A的面部界面的力分配器的另一个实施方案的头戴式显示器的剖视图。
图6B是具有处于第二状态的图6A的力分配器的头戴式显示器的剖视图。
图7A是具有面部界面的另一个实施方案的头戴式显示器的剖视图，其中示出了处于第一状态的力分配器。
图7B是具有处于第二状态的图7A的面部界面的头戴式显示器的剖视图。
图8是具有面部界面的另一个实施方案的头戴式显示器的后视图。
图8A是具有力分配器的第一实施例的图8A的面部界面的后视图。
图8B是用于图8的面部界面的力分配器的第二实施例的顶视图。
图8C是用于图8的面部界面的力分配器的第三实施例的顶视图。
图8D是用于图8的面部界面的力分配器的第四实施例的顶视图。
图8E是8用于图的面部界面的力分配器的第五实施例的顶视图。
图9A是具有面部界面的另一个实施方案的头戴式显示器的后视图。
图9B是沿第一配置中的线9B-9B截取的图9A的头戴式显示器的剖视图。
图9C是沿第二配置中的线9C-9C截取的图9A的头戴式显示器的剖视图。
具体实施方式
本文公开了头戴式显示器及其面部界面。本文所公开的面部界面以不同的方式配置，以提供用户舒适度和/或稳定用户面部上的头戴式显示器。面部界面可另外被配置为阻挡来自用户眼睛的环境光。
参考图1A和图1B，头戴式显示器(HMD)100被配置为佩戴在用户的头部H上，并向其显示图形内容，诸如计算机生成的现实环境的图形内容(在下面进一步详细讨论)。头戴式显示器100通常包括显示单元110、头部支撑件120和面部界面130。显示单元110向用户显示图形内容。头部支撑件耦接到显示单元110并且接合用户的头部H以在其上支撑显示单元110。头部支撑件120通常围绕用户的头部H的侧面和后部延伸并接合该侧面和后部。面部界面130耦接到显示单元110并且接合用户的面部以用于在其上支撑显示单元110，被布置在用户的面部和显示单元110之间。用户的面部通常被认为是头部H的向前部分，其至少包括用户的眉毛、眼睛、鼻部和脸颊。
显示单元110通常包括一个或多个显示器112和底盘114。如图所示，显示单元110包括耦接到底盘114并由该底盘支撑的两个显示器112(即，用于每只眼睛的显示器112中的一个)，或者可替代地包括一个显示器112。显示器112包括例如合适类型的显示面板(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)或微OLED显示器)。设想显示器112和底盘114的其他配置，诸如包括可移除地耦接到底盘114的一个显示器，例如智能电话。
底盘114形成主要结构，该主要结构将显示器112支撑在相对于用户的眼睛E的适当位置。底盘114可例如包括内部框架114a和外部壳体114b。内部框架114a耦接到显示器112并支撑该显示器。外部壳体114b例如形成外壳(例如，覆盖件)，该外壳可隐藏内部框架114a和显示器112以免被非用户(即，当前未佩戴头戴式显示器100的人员)看到。底盘114(例如，外部壳体114b)还可用于阻挡环境光(例如，来自环境)到达用户的眼睛E。底盘114也可被称为基座或外壳。
显示单元110还可包括透镜116或其他光学部件，以及其他电子部件118。一个或多个透镜116耦接到底盘114并且被布置在显示器112中的每个显示器和用户的眼睛E之间，以将从显示器112发射的光折射到用户的眼睛E。显示器112可通过透镜116观察，但可以其他方式大体隐藏而不被观察到，如图1B和图1C中的虚线所示。例如，显示器112可被外部壳体114b覆盖并且隐藏在围绕透镜116的窗帘(图1C中未标记)后面。下面参考图2和图3讨论其他电子部件118。
头部支撑件120耦接到显示单元110以将显示单元110支撑在用户的头部H上。例如，头部支撑件120可包括耦接到底盘114的相对侧(例如，左侧和右侧)并且围绕用户的头部H的侧面延伸的一个或多个带(例如，条带)。头部支撑件120还可包括在用户的头部H的顶部上方(例如，从前到后和/或从一侧到另一侧)延伸的一个或多个带(例如，条带)。头部支撑件120在尺寸上可为能够调节的，以便适应于用户的头部H的不同尺寸和/或形状，例如包括弹性地和/或机械地扩展的带或其它结构。
面部界面130被配置为当用户佩戴头戴式显示器100时大致布置在显示单元110的底盘114与用户的面部之间。面部界面130接合用户的面部以在其上支撑显示单元110。例如，面部界面130以合适的水平、竖直和纵向距离和角度将显示单元110支撑在用户的面部上，以用于向用户显示图形内容。面部界面130还可被配置为阻挡来自用户的眼睛E的环境光，舒适地接合用户的面部结构，和/或将头戴式显示器100稳定或固定在用户的面部上。如下文所进一步详细讨论，面部界面130可由显示单元110和/或头部支撑件120形成或以其它方式被认为是它们的一部分。面部界面130也可被称为面部接合系统、面部接合机构或光密封件。
如图1C所示，面部界面130围绕用户的两只眼睛E连续地延伸，以便围绕其基本上连续地接合用户的面部并且阻挡环境光。面部界面130可被认为一般包括上部部分130a、侧部部分130b和下部部分130c。面部界面130的上部部分130a在用户的眼睛E上方延伸并且接合用户的前额。面部界面130的侧部部分130b从上部部分130a围绕用户的眼睛E向下延伸并且接合用户面部的相对侧(例如，太阳穴区域)。侧部部分130b也可被称为凸缘。太阳穴区域通常被认为是面部或头部从眼睛E向后延伸到用户耳朵的区域。面部界面130的下部部分130c在用户眼睛E下方的侧部部分130b之间延伸，并且接合用户面部的检查区域，并且还可接合用户的鼻部。在其它实施方案中，130可部分地围绕用户的眼睛E延伸(例如，在用户的鼻部处是不连续的)，仅在用户的眼睛E上方延伸(例如，仅具有上部部分130a)，或通过省略侧部部分130b等变型。
如图1D所示，面部界面130能够可移除地耦接到显示单元110，例如，利用机械紧固件142，诸如夹具、磁体或钩环紧固件。如图1E所示，代替耦接到显示单元110的底盘114的相对侧或除了耦接到显示单元110的底盘114的相对侧之外，头部支撑件120还可耦接到面部界面130的相对侧。例如，如图所示，头部支撑件120通过面部界面130耦接到显示单元110。
面部界面130的各种实施方案在下文中从参照图4A至图4B开始更详细地讨论。
参考图2，示出了显示单元110的示例性电子部件的示意图，包括显示器112和其他电子部件118。显示单元110的其他电子部件118可包括控制器218a、电力电子器件218b、传感器218c、输出设备218d和通信设备218e。控制器218a通过执行指令(例如，软件编程)、从各种电子部件接收信号和/或向其发送信号来操作头戴式显示器100。控制器218a的硬件示意图的示例在图3中示出并在下文相对于其进行描述。电力电子器件218b可例如包括电力存储设备(例如，电池)、电力传送设备(例如，插头、插座或无线充电线圈)和/或电力调节设备(例如，以合适的方式为显示单元110的各种电子器件供电来调节电力)。传感器218c可包括用于测量头戴式显示器100的状况(例如，位置和/或运动(例如，全球定位系统(GPS)、陀螺仪、加速度计、磁力仪、惯性测量单元(IMU))、测量用户的状况(例如，力、压力、面部运动、眼睛运动、温度、声音和各种生物计量(例如心率、血压、脑电图(EEG)、心电图(ECG)，以及环境条件(例如声音、光、温度、气压、湿度)的传感器。输出设备218d可例如包括音频输出设备(例如，扬声器)和/或触觉输出设备(例如，触觉设备)。通信设备218e可例如包括经由合适的无线通信协议(例如，用于蓝牙、Wi-Fi或蜂窝通信)与其他设备通信的无线通信设备。其他设备可包括与用户相关联的其他电子设备(例如，智能电话和/或可穿戴设备(例如，智能手表)。
其他电子部件118(在图1B中示意性地示出)也可耦接到底盘114(例如，如示意性地所示的内部底盘结构114b)并且可被隐藏而不可见(例如，被外部壳体114b隐藏)。其它电子部件118可耦接到头部支撑件120和/或面部界面130。
参考图3的示意图，示出了控制器218a的示例性硬件配置。控制器218a被配置为实现本文所述的设备和方法。控制器218a可为任何合适的计算设备，其可包括处理器320、存储器322、存储装置324、通信接口326和/或总线328。处理器320可以是任何合适的处理器，诸如中央处理单元(CPU)。存储器322是合适的短期存储设备，诸如易失性存储器模块(例如，随机存取存储器(RAM))。存储装置324是长期存储设备，诸如非易失性存储器存储设备(例如，硬盘驱动器(HDD)或固态驱动器(SSD))。存储装置324可形成存储软件编程的计算机可读介质，该软件编程具有由控制器218a执行的用于实现本文所述的设备和方法的指令。通信接口326被配置为发送和/或接收来自控制器218a的信号。处理器320、存储器322、存储装置324和通信接口326经由总线328彼此通信。处理器320可执行由存储装置324存储的软件编程(例如，代码)，例如，以通过经由通信接口326向其发送信号和/或通过经由通信接口326从其接收信号根据各种电子部件(例如，传感器218c、通信设备218e)控制各种电子部件(例如，显示器112、输出设备218d)的输出。
参考图4A至图9C，下文更详细地讨论了面部界面130(例如，430、530、630、730、830和930)的各种实施方案。可在面部界面的不同实施方案中使用共同的附图标号来反映共同的元件。例如，面部界面130的各种实施方案可各自包括上部部分130a、侧部部分130b和下部部分130c。
如图4A至图4B所示，面部界面430被配置为将由头部H施加到其上的向前力F向前转换成由其施加到头部H的其它部分的向内力F向内，以及将面部界面430的向前移动转换成与头部H接合的向内移动。这样，面部界面430是顺应性的以符合用户面部的形状，从非佩戴状态(图4A中的实线)改变为佩戴状态(图4A中的虚线；图4B中的实线)。
向前力F向前施加在用户的前额和面部界面430的上部部分130a之间。向前力F向前可导致其向前位移。向前力F向前或其一部分也可被施加在用户的下面部特征(例如，脸颊和/或鼻部)和面部界面430的下部部分130c之间，并且可导致其向前位移。向前力F向前可例如是头部支撑件120中的围绕用户的头部H延伸的张力T支撑的结果。
施加到面部界面430的上部部分130a和/或下部部分130c的向前力F向前使得面部界面430的侧部部分130b将向内力F向内或其一部分施加到用户面部的相对侧(例如左太阳穴和右太阳穴区域)。类似地，面部界面430的上部部分130a和/或下部部分130c的向前位移使得侧部部分130b向内移动成与用户头部H的侧部部分接合。面部界面430和用户的面部之间的这种接触(即，力传递和接合)将力分布在用户的面部上(例如，为了用户舒适度)，稳定其上的头戴式显示器100，并且还可阻挡来自用户的眼睛E的环境光。
面部界面430可包括外覆盖件432。外覆盖件432接合用户的面部并且也可覆盖下面的机构(例如，力分配器)，该机构以上述方式传递力和运动、以及阻挡来自用户眼睛E的环境光。外覆盖件432由一种或多种材料(例如，层)形成，所述材料符合用户的面部形状(例如，为柔性的和/或可压缩的)并且以其它方式适于与用户的面部接合。外覆盖件432可包括一个或多个材料层，诸如织造纺织物、模塑或挤出的聚合物、泡沫、或它们的组合。
外覆盖件432可被配置为具有头戴式显示器100的其他部件，诸如显示单元110，以基本上阻挡来自用户的眼睛E的所有光。例如，外覆盖件432可为不透明的并且以基本上连续的方式接合用户的面部以阻挡环境光进入其间。显示单元110(例如，其外部壳体114b)可为不透明的并且防止环境光透射穿过其中。外覆盖件432和显示单元110之间的任何部件也可为不透明的，以防止光透射穿过其中。例如，外覆盖件432可在任何下面的机构或力分配器(例如，534、634、734等本文所公开的其它机构)上延伸并耦接到显示单元110，或耦接到中间结构(例如，面部界面430的背衬板或结构)，该中间结构继而耦接到显示单元110。
参考图5A至图5C，面部界面530包括内力分配器534，该内力分配器用于以上文针对面部界面430所述的方式传递力并引起移动。面部界面530的内力分配器534包括外围结构536和支撑件538。外围结构536完全(如图所示)或部分地围绕用户的眼睛E延伸，并且将力分布在用户的面部结构(例如，前额、太阳穴区域和脸颊)上。支撑件538将外围结构536耦接到显示单元110并形成接头，内力分配器534(例如，外围结构536)能够围绕该接头枢转以将向前力F向前转换成向内力F向内并将向前移动转换成向内移动。内力分配器534也可被称为力分配器。
如图所示，外围结构536通常包括上部区段536a(例如，对应于和/或形成上部部分130a)、两个侧区段536b(例如，对应于和/或形成侧部部分130b)和下部区段536c(例如，对应于和/或形成下部部分130c)。支撑件538通常包括横向间隔开的两个上部支撑件538a和两个下部支撑件538b。外围结构536的上部区段536a通常在上部支撑件538a之间延伸，侧区段536b各自通常在上部支撑件538a中的一个与下部支撑件538b中的一个之间延伸，并且下部区段538c通常在下部支撑件538b之间延伸。当向前力F向前施加到外围结构536的上部区段536a和/或下部区段536c时，扭矩围绕上部支撑件538a和/或下部支撑件538b传递到侧区段536b，以生成由面部界面530的侧部部分130b施加到用户的太阳穴区域的向内力F向内。外围结构536的上部区段536a和/或下部区段536c的向前位移类似地导致侧区段536b的向内位移，以用于面部界面530的侧部部分130b与用户的太阳穴区域的接合。
外围结构536可以是被配置为围绕支撑件538挠曲的单个结构。例如，外围结构536可由金属、聚合物或它们的组合(例如，包覆模制或耦接到一个或多个薄金属部件的弹性体或塑料)形成。
支撑件538将外围结构536耦接到显示单元110的底盘114，使得外围结构536与底盘114间隔开以能够相对于该底盘移动(例如，能够枢转)。支撑件538可包括或与显示单元110的外围结构536和/或底盘114形成枢转接头，诸如枢转铰链、活动铰链、球窝接头或其他合适的枢转机构。支撑件538可直接耦接到显示单元110的底盘114，或者可间接地与其耦接(例如，经由面部界面530的底盘或背板)。
如上所述，面部界面530可在用户的面部上向显示单元110提供横向稳定性。具体地讲，由面部界面530的侧部部分130b施加到用户面部的太阳穴区域的向内力F向内可防止显示单元相对于用户面部的横向移动。
仍然参考图5A至图5C，面部界面530可另外包括一个或多个侧向稳定器540，该一个或多个侧向稳定器进一步稳定用户头部H上的头戴式显示器100。侧向稳定器540可增加在面部界面的侧部部分130b和用户的太阳穴区域之间施加的向内力F向内，和/或可限制侧部部分130b相对于用户面部的移动。侧向稳定器540可根据位置、力传递的性质和机制类型、响应条件和/或被动与主动操作来进行配置。
侧向稳定器540(示意性地示出)在外围结构536的侧区段536b与显示单元110之间直接或间接地(例如，经由居间结构，诸如面部界面530的背板)传递力。例如，侧向稳定器540可布置在支撑件538的外部并且耦接到外围结构536的侧区段536b。另选地，侧向稳定器540可设置有或以其他方式结合到支撑件538中，以控制侧部部分130b与显示单元110之间的角位移。
侧向稳定器540可操作以增加由侧部部分130b施加到太阳穴区域的力和/或可用于抵抗其间的移动。在一个示例中，侧向稳定器540将侧部部分130b进一步朝向太阳穴区域移动并与太阳穴区域更紧密地接合(即，用更大的力)。在这种情况下，侧向稳定器540可以是线性致动器或其他合适的正位移装置。在另一个示例中，侧向稳定器540抵抗侧部部分130b相对于显示单元110的移动而不导致朝向用户的正位移。在这种情况下，横向稳定性致动器540可以是阻尼器(例如，抵抗移动的流体阻尼器)、制动器(例如，抵抗移动的摩擦制动器)或防止移动的锁定装置。当被配置为制动器或锁定装置时，侧向稳定器540可主动操作(例如，具有合适的电动致动器)或被动操作，例如，具有离心式离合器或加权钟摆致动器。
一个或多个侧向稳定器540可响应于显示单元110的运动或其他条件而操作。在一个示例中，侧向稳定器540响应于显示单元110在真实空间中和/或相对于用户的侧部部分130b或面部的移动(例如，位移、取向、速度和/或加速度)。在另一个示例中，侧向稳定器540可响应于另一状况，诸如提供给用户的图形内容(例如，与其对应的信号)，诸如与高水平的用户移动(例如，动作视频游戏)相关联的图形内容。通过响应于运动或其他条件来操作侧向稳定器540，可将较小的力施加到用户的面部以在期望的情况下保持用户舒适度，同时可有条件地施加增加的力以在其他情况下在用户的面部上提供显示单元110的增加的稳定性。
侧向稳定器540可以是有源的或无源的。当被配置为主动侧向稳定器时，用一个或多个传感器检测或以其他方式用控制器218a确定显示单元110的运动或其他状况，并且响应于所感测的运动或其他状况来控制侧向稳定器540。对于无源侧向稳定器，输出或状态是运动或其他状况的直接物理响应，而不需要侧向稳定器540的电子感测或电子控制。
另外参考图5D，面部界面130的侧部部分130b的移动和/或操作可在头戴式显示器100的左侧和右侧之间链接。例如，头戴式显示器100的左侧上的侧部部分130b的位移(例如，向左)可导致头戴式显示器100的右侧上的侧部部分130b的对称移动(例如，向右)。在所示的示例中，外围结构536的上部区段536a被分成耦接到侧区段536b的左子区段和右子区段(例如，与其连续地和/或刚性地形成)。上部区段536a的左子区段和右子区段通过中心铰链536d彼此耦接。当将力施加到一个子区段、另一个子区段或这两个子区段时，上部区段536a的子区段围绕支撑件538大致相等地枢转，从而使侧区段536b大致相等地向内位移。在类似效果下，左侧和右侧的侧向稳定器540中的一个或多个可对称地操作(例如，向左侧和右侧的侧区段536b输出相等的位移和/或力)。
参考图5E，提供了一种用于主动控制头戴式显示器100在用户头部H上的横向稳定性的方法500。方法500通常包括检测头戴式显示器100的状况的第一操作510，以及响应于检测到该状况的第一操作而操作侧向稳定器540的第二操作520。
使用一个或多个传感器(诸如传感器218c中的一个传感器)结合计算设备(诸如控制器218a)来执行检测状况的第一操作510。传感器可感测显示单元110的加速度，在这种情况下，传感器218c是耦接到显示单元110的加速度计、陀螺仪或惯性测量单元。传感器218c发送由控制器218a接收的输出信号。
作为加速度的替代或补充，传感器可检测显示单元110与侧部部分130b和/或用户移动的面部之间的移动(例如，位移、速度和/或加速度)。例如，传感器218c可结合到侧向稳定器540、头部支撑件120中，或者以其他方式被配置为测量其间的移动。
代替检测显示单元110的加速度或相对于用户头部的移动或除检测到显示单元110的加速度或相对于用户头部的移动之外，状况可与提供给用户的图形内容相关联。例如，与图形内容相关联的软件编程(例如，游戏)可包括用于侧向稳定器540的操作的指令，或者控制器218a可以其他方式基于软件编程(例如，基于标题、类别或其他指示符)来确定侧向稳定器540的操作。
操作侧向稳定器540的第二操作520由控制器诸如控制器218a基于来自第一操作510的状况来执行。例如，控制器218a可在检测到移动状况(例如，实际空间中的移动超过阈值，相对移动超过阈值)时和/或在检测到与图形内容相关联的状况时操作侧向稳定器540。侧向稳定器540可操作以例如改变侧部部分130b的位置(例如，更远离显示单元，诸如利用线性致动器)，增加侧部部分130b接合用户面部(例如，利用线性致动器)的力，和/或增加对侧部部分130b之间的相对移动(例如，利用阻尼器、制动器或锁)的阻力。可操作相对侧(例如，左侧和右侧)上的侧向稳定器540以提供大致对称的输出，例如相等的力、相等的位置和/或相等的阻力。
如相对于图1D和图1E所述，面部界面530能够与显示单元110分离并且/或者头部支撑件120可与其耦接。
参考图6A至图6B，面部界面630包括流体传送装置634，该流体传送装置用来以上述针对面部界面430所述的方式传送力并引起移动。流体传送装置634将上部部分130a的向前力F向前和向前位移转化为面部界面630的侧部部分130b的向内力F向内和向内位移。流体传送装置634可由外覆盖件432覆盖或形成。
面部界面630的流体传送装置634包括包含流体638的囊状物636。当将力施加到面部界面630时，流体638在囊状物636内流动以均衡其中的压力。因此，当向前力F向前施加到面部界面630的上部部分130a并导致其向前位移时，流体638流过囊状物636以与侧部部分130b一起施加向内力F向内并导致其抵靠用户的太阳穴区域向内位移(例如，伸展)。囊状物636可例如由弹性体材料(例如，橡胶)形成。
如相对于图1D和图1E所述，面部界面630也能够从显示单元110拆卸和/或头部支撑件120可与其耦接。
参考图7A至图7B，面部界面730被配置为扩展以接收用户的面部。当与用户的面部接合时，侧部部分130b通常向内偏置，并且向外偏置。如图所示，面部界面130包括外覆盖件432和具有臂736的内力分配器734，该臂形成顺应用户面部的侧部部分130b。在静止状态或非佩戴状态下(参见图7A)，侧部部分130b在侧部部分130b接合用户面部的对应位置处间隔开的侧向距离小于用户面部的宽度。在偏置或佩戴状态下(参见图7B)，侧部部分130b接合用户的面部并且间隔开的侧向距离大致等于用户面部的宽度。
臂736可彼此偏置以便与用户面部的形状相适应。在一个示例中，臂736通过弹簧铰链738耦接到显示单元110，该弹簧铰链通常将臂736向内偏置到非佩戴状态，并且在佩戴状态下将臂736朝向用户的面部按压。
另选地，臂736可以弹性地弯曲，以便能够在非佩戴状态和佩戴状态之间移动。例如，臂736可刚性地耦接到显示单元110(直接或间接地，诸如利用面部界面730的背板)。在这种情况下，臂736由弹簧材料形成，诸如聚合物、金属或它们的组合(例如，包覆模制或耦接到一个或多个薄金属部件的弹性体或塑料)。
面部界面730还可包括一个或多个侧向稳定器540(如前所述)，该侧向稳定器耦接到臂736以用于向其施加力(例如，将力从臂736传递到显示单元110)。如图1D和图1E所示，面部界面730能够从显示单元110拆卸，并且头部支撑件120可与其耦接。
参考图8至图8E，面部界面830包括离散接合区域832，该离散接合区域被配置为向用户面部的不同面部区域施加不同大小的力或压力。如图所示，离散接合区域832被示出在短虚线(例如，点-点线)之间。通过具有施加不同大小的力或压力的不同接合区域，面部界面130可考虑用户面部的不同灵敏度和/或结构特征。例如，面部界面130可被配置为以比用户的软组织区域(例如，太阳穴、面颊或鼻窦区域)更大的力和/或压力来接合用户的骨结构(例如，前额)。
由离散接合区域832施加的不同的力由不同的力分配器施加，该力分配器可被外覆盖件432覆盖。在图8A所示的第一示例中，力分配器由弹性体结构834a(例如块或结构)形成，该弹性体结构可具有不同的硬度和/或厚度以向用户的面部施加不同的力和/或压力。弹性体结构834a可彼此耦接(例如，用粘合剂)、协同形成(例如，在模塑操作期间)、或机械地互连，诸如用延伸穿过其的弹簧环834b(如图所示)。
在图8B所示的第二示例中，力分配器是流体填充囊状物836a，其基于具有不同弹性的囊状物材料和/或具有不同压缩率的流体836b来施加不同的压力。当施加力时，流体填充囊状物836a的形状可变形(以虚线示出)。流体填充囊状物836a可直接(例如，用粘合剂)或间接(例如，经由背板或经由外覆盖件432)彼此耦接。
在第三示例中，如图8C所示，力分配器是具有弹簧838a(例如，卷簧或其他弹性构件)的线性弹簧机构838，该弹簧按压支承结构838b(例如，板)，继而向用户的面部结构施加力。线性弹簧机构838还可包括确保支承结构838b相对于弹簧838a正确对齐和/或取向的一个或多个导向结构838c。导向结构838c可以是例如剪刀机构(如图所示)或蝶形机构，诸如键盘中使用的那些。
在图8D所示的第四示例中，力分配器是具有致动器840a(例如，电动马达)和支承结构840b的致动器机构840。致动器840a能够由控制器(诸如控制器218a)控制，以控制位移并且以期望的方式(诸如以期望的输出力(即，独立的力))对支承结构840b施加力。致动器840a可为任何合适类型的致动器，诸如线性致动器、线性马达、气动致动器或液压致动器。
另外参考图8E，力分配器中的一个或多个的操作可链接到其他力分配器中的一个或多个。例如，如图8E所示，机械力分配器842a中的内部机械力分配器可利用内部枢转连杆842a'彼此耦接，并且机械力分配器842b中的外部机械力分配器可通过外部枢转连杆842b'彼此耦接。枢转连杆842a'、842b'可以是围绕中心枢转轴线842c枢转的连杆，以引起两个机械力分配器842的基本上相等且相反的移动(例如，向前和向后)，并且由此向用户施加基本上相等的力。例如，如图8E中的虚线所示，左侧上的外部机械力分配器842b的向前位移导致右侧上的外部机械力分配器842b的向后位移。
参考图9A至图9C，头戴式显示器100包括面部界面930，上部部分130a通过该面部界面设定大体固定的眼睛离隙距离D，该眼睛离隙距离D是从用户的眼睛E到显示单元110的光学部件(诸如透镜116)的距离。考虑到面部结构的不同形状，例如在不同年龄和/或种族之间，可能需要面部界面130的不同几何形状来将眼睛离隙距离设定为跨不同用户的适当或优化值。因此，面部界面130的上部部分130a可被配置为能够与不同尺寸的那些部分调节或互换，以适当地建立给定用户和头戴式显示器100的眼睛离隙距离D。例如，面部界面930中的不同面部界面可被配置为具有不同尺寸(例如，如下所述的上部接合结构932的不同尺寸)并且可互换地耦接到显示单元110。
面部界面930包括可被一个或多个覆盖物936覆盖的上部接合结构932和一个或多个下部接合结构934(例如，如图所示的两个)。
上部接合结构932被配置为接合用户的前额以在其上支撑显示单元110并且可靠地建立眼部离隙距离D。当面部界面930耦接到显示单元110时，上部接合结构932固定地定位到显示单元110，以便通常在前后方向、左右方向和上下方向上是不能够移动的(例如，在用户头部H的正常负载下，例如，当上部接合结构932处于接合前额的过程中时)。上部接合结构932还可为大体刚性的(例如，以便不在来自用户头部H的正常负载下压缩)，而覆盖物936和/或其间的中间可压缩层可适形于用户的形状。由于大体呈刚性，上部接合结构932可针对给定用户可靠地建立眼部离隙距离D，而不考虑一些其它条件，诸如头部支撑件120中的张力。
上部接合结构932能够在显示单元110上的静止位置之间进行调节，例如能够相对于其向内和向外移动，以为不同用户设置眼睛离隙距离D。例如，面部界面930可包括距离调节器938，上部接合结构932能够通过该距离调节器进行调节。距离调节器938可例如为导螺杆，面部界面930能够通过该导螺杆在回缩位置和延伸固定位置之间移动(比较图9B和图9C)。当处于每个静止位置时，上部接合结构932固定地定位到显示单元110。不同尺寸的上部接合结构932不是可调节的，而是能够可互换地耦接到面部界面930和/或显示单元110，诸如可互换面部界面930的一部分，如上所述。
下部接合结构934可移动地耦接到显示单元110。每个下部接合结构934可例如在竖直方向(例如，相对于其枢转)、左右方向(例如，枢转)和前后方向上移动，如箭头所示。这样，下部接合结构934可例如在接合其下部面部结构的过程中适形于用户面部的形状。下部接合结构934可例如包括向用户的面部施加力的支承构件934a，以及通过其将支承构件934a可枢转地耦接到显示单元110的运动构件934b(比较图9B和图9C)。
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测和/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。
人可以利用其感觉中的任一者来感测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3D或空间音频环境，该3D或空间音频环境提供3D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觉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移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，系统可以导致移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。该系统可以被配置为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，该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)环境是指其中虚拟或计算机生成的环境结合来自物理环境的一个或多个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性的表示。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定位的阴影。
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，具有或没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成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为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为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。
如上所述，本发明技术的一个方面是收集和使用可从各种来源获得的数据，包括用于稳定用户的头戴式显示器的感测移动。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、基于定位的数据、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，个人信息数据(例如，其移动)可用于稳定头戴式显示器。此外，本公开还预期个人信息数据有益于用户的其他用途。例如，健康和健身数据可用于向用户的总体健康状况提供见解，或者可用作使用技术来追求健康目标的个人的积极反馈。
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，就监测用于稳定头戴式显示器的移动而言，本主题技术可被配置为在注册服务期间或随后的任何时间允许用户选择“选择加入”或“选择退出”参与对个人信息数据的收集。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，可通过基于非个人信息数据或绝对最低限度量的个人信息(诸如，与用户相关联的设备所请求的内容、可用的其他非个人信息、或可公开获得的信息)推断偏好来稳定头戴式显示器。
除了前述实施方案和受权利要求书保护的实施方案之外，还设想到以下实施方案：
实施方案1.一种头戴式显示器，包括：
显示单元，所述显示单元具有用于向用户显示图形内容的显示器；以及
面部界面，所述面部界面耦接到所述显示单元并且被配置为接合所述用户的面部以在其上支持所述显示单元，所述面部界面包括：
上部接合结构，所述上部接合结构相对于所述显示单元固定地定位，以在接合所述用户的所述面部的前额时防止在其间移动；以及
下部接合结构，所述下部接合结构相对于所述显示单元可移动地定位，以在接合所述用户的所述面部的下部面部结构时允许在其间移动。
实施方案2.根据实施方案1所述的头戴式显示器，其中上部接合结构能够与具有不同尺寸的另一个上部接合结构可互换地耦接到显示单元。
实施方案3.根据实施方案1至2中任一项所述的头戴式显示器，其中面部界面能够与具有另一上部接合结构的另一面部界面可互换地耦接到显示单元。
实施方案4.根据实施方案1至3中任一项所述的头戴式显示器，其中显示单元和面部界面被协同配置为阻挡来自用户的眼睛的环境光。

Claims (19)

1.一种头戴式显示器，所述头戴式显示器包括：
显示单元，所述显示单元具有用于向用户显示图形内容的显示器；和
面部界面，所述面部界面耦接到所述显示单元并且被配置为接合所述用户的面部以在其上支撑所述显示单元，所述面部界面具有接合所述用户的前额的上部部分和接合所述用户的太阳穴区域的侧部部分，其中所述面部界面将由所述前额施加到所述上部部分的向前力传递成由所述侧部部分施加到所述太阳穴区域的向内力。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述面部界面包括力分配器，所述力分配器具有形成所述上部部分的上部区段和形成所述侧部部分的两个侧区段，其中所述上部区段的向前移动引起所述侧区段的向内移动；
其中所述显示单元和所述面部界面被协同配置为阻挡来自所述用户的眼睛的环境光；以及
其中所述面部界面包括侧向稳定器，所述侧向稳定器在所述侧部部分中的一个与所述显示单元之间选择性地传递力。
3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述面部界面包括力分配器，所述力分配器具有形成所述上部部分的上部区段和形成所述侧部部分的两个侧区段，其中所述上部区段的向前移动引起所述侧区段的向内移动。
4.根据权利要求3所述的头戴式显示器，其中所述面部界面包括支撑件，并且所述力分配器能够围绕所述支撑件枢转以用于所述上部区段向前移动以及所述侧区段向内移动。
5.根据权利要求4所述的头戴式显示器，其中所述上部部分和所述两个侧区段协同形成能够围绕所述支撑件枢转的单个结构。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的头戴式显示器，其中所述面部界面包括覆盖所述内力分配器并阻挡来自所述用户的眼睛的环境光的覆盖件。
7.根据权利要求1或3至5中任一项所述的头戴式显示器，其中所述面部界面包括侧向稳定器，所述侧向稳定器在所述侧部部分中的一个与所述显示单元之间选择性地传递力。
8.根据权利要求7所述的头戴式显示器，其中所述侧向稳定器在感测到选自以下的条件时选择性地转移力：所述显示单元在真实空间中高于阈值的移动、所述显示单元相对于所述用户的头部的高于所述阈值的移动或所述图形内容。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的头戴式显示器，还包括控制器，所述控制器根据所述条件操作所述侧向稳定器。
10.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述面部界面包括流体填充囊状物，并且到所述上部部分的向前力将所述流体填充囊状物中的流体朝向所述侧部部分移位。
11.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式显示器，其中所述显示单元和所述面部界面被协同配置为阻挡来自所述用户的眼睛的环境光。
12.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式显示器，其中所述面部界面能够与另一面部界面可互换地耦接到所述显示单元。
13.一种头戴式显示器，所述头戴式显示器包括：
显示单元，所述显示单元具有用于向用户显示图形内容的显示器；和
面部界面，所述面部界面耦接到所述显示单元并且被配置为接合所述用户的面部以用于在其上支撑所述显示单元，其中所述面部界面包括：
侧部部分，所述侧部部分接合所述用户的所述面部的相对侧；和
侧向稳定器，所述侧向稳定器被选择性地操作以用于改变由所述侧部部分施加到所述用户的所述面部的所述侧面的向内力。
14.根据权利要求13所述的头戴式显示器，其中所述侧向稳定器在感测到所述显示单元的移动状况时选择性地操作；以及
其中所述显示单元和所述面部界面被协同配置为阻挡来自所述用户的眼睛的环境光。
15.根据权利要求13所述的头戴式显示器，其中所述侧向稳定器在感测到所述显示单元的移动状况时选择性地操作。
16.根据权利要求15所述的头戴式显示器，其中所述移动状况是所述显示单元在真实空间中的移动或所述显示单元相对于所述用户的头部的移动中的一者。
17.根据权利要求16所述的头戴式显示器，其中所述头戴式显示器还包括用于感测所述移动状况的传感器和用于根据所述移动状况操作所述侧向稳定器的控制器。
18.根据权利要求12至16中任一项所述的头戴式显示器，其中所述面部界面包括上部部分并且将到所述上部部分的向前力转换为由所述侧部部分施加到所述用户的所述面部的所述相对侧的所述向内力。
19.根据权利要求14或16至18中任一项所述的头戴式显示器，其中所述显示单元和所述面部界面被协同配置为阻挡来自所述用户的眼睛的环境光。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11064188B2 (en) * 2019-07-29 2021-07-13 Htc Corporation Driving method for calculating interpupillary distance and related head-mounted device
US10699124B1 (en) 2019-09-09 2020-06-30 Ar, Llc Augmented reality content selection and display based on printed objects having security features
US10997418B2 (en) 2019-09-09 2021-05-04 Ar, Llc Augmented, virtual and mixed-reality content selection and display
US11961294B2 (en) 2019-09-09 2024-04-16 Techinvest Company Limited Augmented, virtual and mixed-reality content selection and display
US11816757B1 (en) * 2019-12-11 2023-11-14 Meta Platforms Technologies, Llc Device-side capture of data representative of an artificial reality environment
US11262589B2 (en) * 2020-03-27 2022-03-01 ResMed Pty Ltd Positioning and stabilising structure and system incorporating same
US20230049355A1 (en) * 2019-12-31 2023-02-16 ResMed Asia Pte. Ltd. Positioning, stabilising, and interfacing structures and system incorporating same
US11598967B2 (en) 2020-03-27 2023-03-07 ResMed Pty Ltd Positioning and stabilising structure and system incorporating same
US11686948B2 (en) 2020-03-27 2023-06-27 ResMed Pty Ltd Positioning, stabilising, and interfacing structures and system incorporating same
CN116917790A (zh) * 2020-09-15 2023-10-20 苹果公司 头戴式设备的贴合检测
WO2022066346A1 (en) * 2020-09-23 2022-03-31 Carnelian Laboratories Llc Head-mountable device with adaptable fit
EP4228467A1 (en) * 2020-12-15 2023-08-23 Valve Corporation Head-mounted display
WO2022240903A1 (en) * 2021-05-10 2022-11-17 Carnelian Laboratories Llc Head-mountable device with adaptable fit
WO2023048969A1 (en) * 2021-09-21 2023-03-30 Kokanee Research Llc Wearable devices
CN117999509A (zh) * 2021-09-22 2024-05-07 苹果公司 压力控制的面部接合
US12013724B1 (en) * 2022-05-27 2024-06-18 OpenBCI, Inc. Multi-layer headgear system
US20240004206A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Apple Inc. Head-mountable electronic device spacer
US20240085949A1 (en) * 2022-09-06 2024-03-14 Apple Inc. Face engaging structure
US20240103284A1 (en) * 2022-09-22 2024-03-28 Apple Inc. Facial interface

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040061663A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-01 Cybereyes, Inc. Virtual reality display apparatus and associated display mounting system
WO2013098378A1 (fr) * 2011-12-30 2013-07-04 Thales Equipement de vision en réalité augmentée à structure auto-adaptative pour la mise en place quelque soit la morphologie de tête de l'utilisateur
WO2014082023A1 (en) * 2012-11-23 2014-05-30 Greenbaum Eric Head mounted display
US20140157496A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-12 Oakley, Inc. Eyewear with outriggers
WO2016061367A1 (en) * 2014-10-16 2016-04-21 Spy Optic Inc. Goggle lens changing system
CN108345109A (zh) * 2017-01-25 2018-07-31 研能科技股份有限公司 头戴式虚拟实境显示装置

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0784210A (ja) 1993-09-17 1995-03-31 Olympus Optical Co Ltd 頭部装着型ディスプレイ装置
US7310072B2 (en) 1993-10-22 2007-12-18 Kopin Corporation Portable communication display device
TW275590B (en) 1994-12-09 1996-05-11 Sega Enterprises Kk Head mounted display and system for use therefor
EP0771433A1 (en) 1995-05-15 1997-05-07 HE HOLDINGS, INC. dba HUGHES ELECTRONICS Low-cost light-weight head-mounted virtual-image projection display with low moments of inertia and low center of gravity
US5954642A (en) 1997-12-23 1999-09-21 Honeywell Inc. Adjustable head mounted display and system
JPH11202796A (ja) 1998-01-09 1999-07-30 Canon Inc 頭部装着型表示装置
AUPP949999A0 (en) 1999-03-29 1999-04-22 Resmed Limited Forehead support for facial mask II
US6542721B2 (en) * 1999-10-11 2003-04-01 Peter V. Boesen Cellular telephone, personal digital assistant and pager unit
US6436285B1 (en) 1999-12-22 2002-08-20 William B. Kerfoot Laminated microporous diffuser
US8482488B2 (en) 2004-12-22 2013-07-09 Oakley, Inc. Data input management system for wearable electronically enabled interface
US6931668B2 (en) 2001-12-21 2005-08-23 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Headmount apparatus for attaching and supporting devices
CN1681551B (zh) 2002-09-06 2011-03-02 雷斯梅德有限公司 呼吸面罩的前额衬垫
JP2006074798A (ja) * 2005-09-05 2006-03-16 Olympus Corp 頭部装着型表示装置
US8605008B1 (en) 2007-05-04 2013-12-10 Apple Inc. Head-mounted display
DE102007051959A1 (de) * 2007-10-29 2009-05-14 Carl Zeiss Ag Anzeigevorrichtung
WO2011106798A1 (en) 2010-02-28 2011-09-01 Osterhout Group, Inc. Local advertising content on an interactive head-mounted eyepiece
CN102436064B (zh) 2010-09-29 2016-02-24 奥林巴斯株式会社 头戴式显示器
US8576276B2 (en) 2010-11-18 2013-11-05 Microsoft Corporation Head-mounted display device which provides surround video
JP2012186660A (ja) 2011-03-06 2012-09-27 Sony Corp ヘッド・マウント・ディスプレイ
US8661662B1 (en) 2012-08-10 2014-03-04 Eastman Kodak Company Making transparent touch-responsive device with micro-wire electrodes
JP5903018B2 (ja) 2012-09-26 2016-04-13 ソニー株式会社 ヘッドマウントディスプレイ
US9081210B2 (en) 2012-12-12 2015-07-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Head worn device having temple arms to provide long axis compression
CN105103243B (zh) 2013-02-05 2017-11-28 古河电气工业株式会社 电线结构体、电连接结构及电线结构体的制造方法
CN105453395B (zh) 2013-08-09 2018-06-08 株式会社成田 磁力旋转装置、电动机以及电动发电机
US9377626B2 (en) 2014-02-18 2016-06-28 Merge Labs, Inc. Remote control augmented motion data capture
KR20160019760A (ko) * 2014-08-12 2016-02-22 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 그것의 제어방법
US10120413B2 (en) 2014-09-11 2018-11-06 Interaxon Inc. System and method for enhanced training using a virtual reality environment and bio-signal data
US9836663B2 (en) 2015-03-05 2017-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. User authenticating method and head mounted device supporting the same
JP6407793B2 (ja) 2015-05-07 2018-10-17 株式会社テイユウゴトウ 頭部装着表示装置
JP6443261B2 (ja) 2015-08-03 2018-12-26 三菱電機ビルテクノサービス株式会社 ホームエレベータの利用者救出システムおよび利用者救出方法
EP3667398A1 (en) * 2016-01-20 2020-06-17 Canon Kabushiki Kaisha Head mounted device
US10054503B2 (en) 2016-03-11 2018-08-21 Microsoft Technology Licensing, Llc Force sensor
US10359806B2 (en) 2016-03-28 2019-07-23 Sony Interactive Entertainment Inc. Pressure sensing to identify fitness and comfort of virtual reality headset
EP3448233A4 (en) * 2016-04-30 2019-05-08 Envision Diagnostics, Inc. MEDICAL DEVICES, SYSTEMS AND METHODS FOR PERFORMING EYE EXAMINATIONS WITH INDICATORS WITH MEMS TEST MIRRORS
US9851267B1 (en) 2016-06-01 2017-12-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Force-sensing element
EP4105921A1 (en) 2016-06-20 2022-12-21 Magic Leap, Inc. Augmented reality display system for evaluation and modification of neurological conditions, including visual processing and perception conditions
KR101857357B1 (ko) 2016-08-09 2018-05-14 서울대학교산학협력단 바이오센서 및 이를 이용한 목표물질 검출방법
US10488830B2 (en) 2016-08-10 2019-11-26 Intel Corporation Automatic adjustment of head mounted display straps
CN108108011A (zh) * 2016-11-24 2018-06-01 京东方科技集团股份有限公司 一种虚拟现实一体机
US10726814B2 (en) * 2017-01-27 2020-07-28 Canon Kabushiki Kaisha Image display apparatus, image processing apparatus, image display method, image processing method, and storage medium
US10739600B1 (en) * 2017-05-19 2020-08-11 Facebook Technologies, Llc Malleable facial interface for head mounted displays
US10045449B1 (en) * 2017-06-29 2018-08-07 Oculus Vr, Llc Adjustable facial-interface systems for head-mounted displays
US10496130B1 (en) * 2017-07-18 2019-12-03 Facebook Technologies, Llc Adjustable facial-interface systems for head-mounted displays
US10761567B2 (en) * 2017-08-04 2020-09-01 Facebook Technologies, Llc Removable facial interface for head-mount display
US10459237B2 (en) * 2018-02-01 2019-10-29 Dell Products L.P. System, head mounted device (HMD) and method for adjusting a position of an HMD worn by a user
US11093208B2 (en) * 2018-02-16 2021-08-17 Valve Corporation Using detected pupil location to align optical components of a head-mounted display
CN108152969B (zh) 2018-03-06 2024-03-29 深圳创维新世界科技有限公司 软质眼罩及虚拟现实头戴显示设备
CN207908803U (zh) 2018-03-08 2018-09-25 常州信息职业技术学院 一种用于虚拟现实眼罩的可调式鼻梁支撑机构
CN108508611B (zh) 2018-06-22 2020-11-24 台州创兴环保科技有限公司 一种居家用可调节vr眼镜
US10499044B1 (en) * 2019-05-13 2019-12-03 Athanos, Inc. Movable display for viewing and interacting with computer generated environments
JP2022144581A (ja) * 2021-03-19 2022-10-03 セイコーエプソン株式会社 表示システム、表示装置及び表示装置の制御方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040061663A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-01 Cybereyes, Inc. Virtual reality display apparatus and associated display mounting system
WO2013098378A1 (fr) * 2011-12-30 2013-07-04 Thales Equipement de vision en réalité augmentée à structure auto-adaptative pour la mise en place quelque soit la morphologie de tête de l'utilisateur
WO2014082023A1 (en) * 2012-11-23 2014-05-30 Greenbaum Eric Head mounted display
US20140157496A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-12 Oakley, Inc. Eyewear with outriggers
WO2016061367A1 (en) * 2014-10-16 2016-04-21 Spy Optic Inc. Goggle lens changing system
CN108345109A (zh) * 2017-01-25 2018-07-31 研能科技股份有限公司 头戴式虚拟实境显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
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JP7483099B2 (ja) 2024-05-14
JP2023109859A (ja) 2023-08-08
US11762421B2 (en) 2023-09-19
EP4012483A1 (en) 2022-06-15
WO2020150189A3 (en) 2020-09-24
US20230333595A1 (en) 2023-10-19
EP3894939A2 (en) 2021-10-20
WO2020150189A2 (en) 2020-07-23
EP3894939B1 (en) 2024-06-19

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