CN117389040A - 具有透镜定位器的电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及具有透镜定位器的电子设备。一种头戴式设备可设置有显示器。这些显示器和通过其查看这些显示器上的图像的透镜可安装在光学模块中。透镜定位器可用于使这些光学模块朝向和远离适眼区移动，以调节出瞳距离。控制电路可采集传感器数据，诸如来自运动传感器的指示该头戴式设备是否处于自由落体的运动传感器数据和/或来自前向相机的指示该头戴式设备是否即将与外部表面碰撞的图像传感器数据。如果预测到碰撞，则该控制电路可响应于传感器数据而使用这些透镜定位器来自动地增加该出瞳距离。这些透镜定位器可包括螺线管或其他致动器。该透镜的位置可在不必调节该透镜和该显示器之间的距离的情况下调节。

Description

具有透镜定位器的电子设备

本申请要求2023年6月13日提交的美国专利申请18/334,220号以及2022年7月11日提交的美国临时专利申请63/388,181号的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及头戴式电子设备。

背景技术

电子设备可包含安装在外壳中的部件。头戴式设备具有允许这些设备穿戴在用户头部上的结构。

发明内容

一种头戴式设备可设置有显示器。显示器和通过其从适眼区查看显示器上的图像的透镜可安装在光学模块中。透镜定位器可用于使光学模块朝向和远离适眼区(沿着平行于透镜的光轴的方向)移动以调节出瞳距离。该透镜的位置可在不必调节该透镜和该显示器之间的距离的情况下调节。

控制电路可采集传感器数据，诸如来自运动传感器的指示该头戴式设备是否处于自由落体的运动传感器数据和/或来自前向相机的指示该头戴式设备是否即将与外部表面碰撞的图像传感器数据。如果基于传感器数据预测到碰撞，则控制电路可使用透镜定位器来自动地增加出瞳距离并且使透镜远离用户眼睛移动。

透镜定位器可包括螺线管或其他电磁致动器、气动致动器、机械致动器等。透镜定位器可包括一个或多个独立控制的致动器，该一个或多个独立控制的致动器安装到透镜支撑结构，该透镜支撑结构支撑透镜耦接到其的导向构件。导向构件可包括导轨、连杆机构、滑动筒、形状记忆合金、柔性材料、旋转结构和/或可被操纵以调节透镜位置的其他透镜导向结构。透镜支撑结构可与外壳的鼻梁部分对准，并且致动器可用于调节透镜支撑结构和外壳的鼻梁部分之间的距离。透镜定位器可包括马达、由马达旋转的轴以及与轴接合的螺母。螺母可具有可彼此分离以从透镜定位器释放左光学模块和右光学模块的第一部分和第二部分。透镜可安装在透镜篮中，该透镜篮沿着平行于透镜的光轴的方向伸展和回缩。

附图说明

图1是根据实施方案的例示性电子设备的顶视图。

图2为根据实施方案的例示性电子设备的示意图。

图3是根据实施方案的具有光学模块导向构件的例示性电子设备的顶视图。

图4是根据实施方案的具有光学模块导向构件的例示性电子设备的后视图。

图5是根据实施方案的具有导向构件的例示性光学模块的侧视图。

图6是根据实施方案的用于支撑光学模块导向构件的例示性光学模块支撑结构的透视图。

图7是根据实施方案的具有光学模块定位结构的例示性电子设备的侧视图。

图8是根据实施方案的具有光学模块定位结构的例示性电子设备的顶视图。

图9是根据实施方案的具有图8所示类型的处于脱离接合位置以允许左光学模块和右光学模块独立移动的光学模块定位结构的例示性电子设备的顶视图。

图10是根据实施方案的例示性光学模块定位结构的侧视图。

图11是根据实施方案的被配置为在位于光学模块支撑结构中的相应狭槽内滑动的例示性光学模块导向构件的透视图。

图12是根据实施方案的处于回缩位置的例示性光学模块的顶视图。

图13是根据实施方案的处于伸展位置的图12的例示性光学模块的顶视图。

具体实施方式

电子设备可具有用于采集输入和提供输出的输入-输出设备。这些设备可包括光学部件，诸如相机、显示器和透镜。

图1中示出了例示性电子设备的顶视图。图1的电子设备10可以是头戴式设备或其他合适的设备。如图1所示，设备10可具有外壳诸如外壳12。有时可称为外壳壁、外部外壳、外壳结构、封装件或壳体的外壳12可由诸如聚合物、玻璃、金属、诸如蓝宝石的结晶材料、陶瓷、织物、泡沫、木材、其他材料和/或这些材料的组合形成。

设备10可具有任何合适的形状。外壳12可例如被配置为形成呈一对护目镜(例如，具有任选头带诸如带12T、鼻梁区域NB中的鼻梁部分的护目镜，该鼻梁部分被配置为适配在用户的鼻部之上并且帮助将外壳12支撑在用户的鼻部上等)的形状的头戴式外壳和/或其他头戴式结构。外壳12可将内部区域150与外部区域160隔开。外壳12可包括部分，诸如在设备10的前面F上的前部分(前壁)12F、在设备10的相反后面R上的后部分(后壁)12R，以及侧壁部分，诸如在位于前部分12F和后部分12R之间延伸以使得外壳12封闭内部区域150的侧面W上的侧壁部分12W。

电和光学部件可安装在外壳12内(例如，安装在内部区域150中)。作为示例，外壳12可在内部区域150中具有光学部件，诸如显示器14和透镜38。显示器14和透镜38可安装在光学模块30(有时被称为光学组件、透镜镜筒、显示器和透镜支撑结构、透镜支撑件、透镜支撑结构、透镜篮、透镜外壳等)中。可能够通过透镜38从适眼区36查看来自显示器14的图像。左光学模块30中的左显示器和左透镜可用于在左适眼区36中向用户的左眼呈现左眼图像，并且右光学模块30中的右显示器和右透镜可用于在右适眼区36中向用户的右眼呈现右眼图像。

手动调节机构和/或电可调节致动器26和28(例如，马达、步进马达或其他电可调节定位器、气动致动器、压电致动器、线性致动器、电磁致动器、电活性聚合物、增量刻度盘等)可用于定位光学模块30。例如，致动器26可用于使光学模块30跨用户面部的前部水平定位(例如，沿着平行于图1的X轴或几乎平行于该X轴的方向调节模块30之间的距离D)。光学模块30可例如根据需要彼此更靠近或彼此相距更远地移动，以适应不同的用户瞳距。致动器28(有时被称为透镜定位器、透镜定位结构、光学模块定位结构、光学组件定位器等)可用于沿着平行于图1的Y轴(例如，平行于透镜38的光轴)的方向定位光学模块30，以调节左光学模块30(例如，左光学模块30的透镜38)和适眼区36之间的距离P1以及右光学模块30(例如，右光学模块30的透镜38)和适眼区36之间的距离P2。如果需要，可使用单个致动器来沿着图1的X和Y方向移动光学模块30(例如，致动器26和28可组合成沿着一个、两个或三个线性轴定位模块30和/或围绕一个或多个旋转轴旋转模块30的致动器)。致动器28用于调节透镜38和适眼区36之间的距离P1和P2的布置在本文中有时作为例示性示例进行描述。

致动器28可用于在不必改变透镜38和显示器14之间的距离(例如，不改变与透镜38相关联的焦点、焦距或像距)的情况下调节整个光学模块30(例如，包括透镜38和显示器14)的位置。在其他布置中，致动器28可在不调节显示器14的位置(例如，通过朝向或远离显示器14移动透镜38)的情况下调节透镜38相对于适眼区36的位置。致动器28在不调节透镜38和显示器14之间的距离的情况下调节透镜38和适眼区36之间的距离的布置在本文中有时作为示例描述。如果需要，左光学模块和右光学模块30相对于相应的左适眼区和右适眼区36的位置可彼此独立地调节(例如，如果需要，P1和P2可被设定为不同的距离)或者可一致地调节。

用户眼睛(例如，在适眼区36处)和透镜38之间的距离有时可被称为出瞳距离或透镜到眼睛距离。通过调节光学模块30与适眼区36的接近程度来调节出瞳距离的能力可允许调节设备10的视场，同时还在佩戴设备10时设备10和外部表面或对象之间发生碰撞的情况下提供对用户眼睛的一些保护。在一些布置中，光学模块30可响应于设备10和外部表面或对象之间的碰撞或为该碰撞做出准备而自动地远离适眼区36移动，以在透镜38和用户眼睛之间形成附加空间。例如，如果来自设备10中的运动传感器的传感器数据指示设备10处于自由落体并且来自接近传感器或其他传感器的传感器数据指示正佩戴设备10，则控制电路20可预测设备10和地板之间存在即将发生的碰撞。为此碰撞做出准备，控制电路20可使用致动器28来使光学模块30远离适眼区36移动并且由此增加出瞳距离。这有助于在透镜38和用户眼睛之间形成较大的间隙，使得透镜38在受到冲击时不与用户眼睛碰撞。控制电路20可响应于其他类型的传感器数据指示与外部表面或对象的碰撞或即将发生的碰撞而采取类似的动作过程。例如，如果设备10中的面向外的相机检测到设备10可能与墙壁、一件家具、人等碰撞，则控制电路20可使用致动器28来将光学模块30远离适眼区36移动并且由此增加出瞳距离。

在一些布置中，光学模块30的Y位置(例如，模块30相对于适眼区36的位置)可通过摩擦配合来控制(例如，除了使用致动器28来控制模块30的Y位置之外或代替使用致动器28来控制模块30的Y位置)。在这种情况下，相对较小的力可克服将模块30相对于适眼区36保持就位的摩擦，使得设备10和外部表面或对象之间的碰撞将使模块30自动地远离适眼区36回缩到外壳12中。

如果需要，可响应于用户输入而调节光学模块30相对于适眼区36的位置。例如，用户可提供触摸输入，可旋转刻度盘或旋钮，可提供手势输入或语音输入，和/或可采取其他动作来调节出瞳距离(有时被称为光学模块30的Y位置或深度、透镜到眼睛的距离等)。模块30相对于适眼区36的位置可以是可连续调节的或者可以是可调节到具有预定距离的离散位置。光学模块30的透镜38可例如被初始设定到最大出瞳位置，诸如距用户眼睛25mm(或其他合适的距离)。然后，用户可通过向设备10提供合适的输入来微调模块30相对于适眼区36的位置(例如，将透镜38从最大出瞳位置移动到全视场位置，诸如距用户眼睛15mm或其他合适的距离)。这还允许针对佩戴设备10的用户的特定面部形状来定制设备10。

图2示出了例示性电子设备的示意图。图2的设备10可作为独立设备操作和/或设备10的资源可用于与外部电子设备通信。作为示例，设备10中的通信电路可用于将用户输入信息、传感器信息和/或其他信息传输到外部电子设备(例如，无线地或经由有线连接)和/或可用于从外部电子设备接收此类信息。这些外部设备中的每个外部设备可包括图2的设备10所示的类型的部件。

如图2所示，电子设备10可包括控制电路20。控制电路20可包括用于支持设备10的操作的存储和处理电路。该存储和处理电路可包括存储设备，诸如非易失性存储器(例如，闪存存储器或被配置为形成固态驱动器的其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。控制电路20中的处理电路可用于采集来自传感器(例如，相机)和其他输入设备的输入，并且可用于控制输出设备。处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器和其他无线通信电路、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。在操作期间，控制电路20可使用显示器14和其他输出设备为用户提供视觉输出和其他输出。

为了支持设备10和外部装备之间的通信，控制电路20可使用通信电路22进行通信。电路22可包括天线、射频收发器电路以及其他无线通信电路和/或有线通信电路。电路22(其有时可被称为控制电路和/或控制和通信电路)可支持设备10与外部装备(例如，配套设备诸如计算机、蜂窝电话或其他电子设备、附件诸如指向设备、计算机触笔或其他输入设备、扬声器或其他输出设备等)之间经由无线链路的双向无线通信。例如，电路22可包括射频收发器电路，诸如被配置为支持经由无线局域网链路的通信的无线局域网收发器电路、被配置为支持经由近场通信链路的通信的近场通信收发器电路、被配置为支持经由蜂窝电话链路的通信的蜂窝电话收发器电路，或者被配置为支持经由任何其他适当的有线或无线通信链路的通信的收发器电路。例如，可以经由链路、/>链路、工作于10GHz和400GHz之间频率的无线链路、60GHz链路或其他毫米波链路、蜂窝电话链路或者其他无线通信链路支持无线通信。设备10(如果需要)可包括用于传输和/或接收有线和/或无线电力的电源电路，并且可包括电池或其他能量存储设备。例如，设备10可包括线圈和整流器以接收提供给设备10中的电路的无线电力。

设备10可包括诸如设备24的输入-输出设备。诸如输入-输出设备24的电子部件可用于采集用户输入、用于采集关于用户周围环境的信息和/或向用户提供输出。

设备24可包括一个或多个显示器，诸如显示器14。显示器14可包括一个或多个显示设备，诸如有机发光二极管显示面板(在包含像素控制电路的聚合物基板或硅基板上形成有有机发光二极管像素的面板)、液晶显示器面板、微机电系统显示器(例如，二维反射镜阵列或扫描镜显示设备)、具有由晶体半导体发光二极管管芯(有时被称为微LED)形成的像素阵列的显示面板和/或其他显示设备。

设备24还可包括相机34。相机34可包括可见光相机、红外相机和/或对多个波长敏感的相机，可包括三维相机系统诸如深度传感器(例如，基于捕获三维图像的立体成像设备的结构光传感器和/或深度传感器)，可包括飞行时间相机，和/或可包括其他相机。相机34可面向设备10的用户和/或背离设备10的用户。

输入-输出设备24中的传感器16可包括力传感器(例如，应变计、电容式力传感器、电阻式力传感器等)、音频传感器(诸如麦克风)、触摸和/或接近传感器(诸如电容式传感器，诸如形成按钮、触控板或其他输入设备的触摸传感器)以及其他传感器。如果需要，传感器16可包括光学传感器(诸如发射和检测光的光学传感器)、超声波传感器、光学触摸传感器、光学接近传感器和/或其他触摸传感器和/或接近传感器、单色和彩色环境光传感器、指纹传感器、虹膜扫描传感器、视网膜扫描传感器和其他生物特征传感器、温度传感器、用于测量三维无接触姿势(“空中姿势”)的传感器、压力传感器、用于检测位置、取向和/或运动的传感器(例如，加速度计、诸如罗盘传感器的磁性传感器、陀螺仪和/或包含这些传感器中的一些或全部的惯性测量单元)、健康传感器诸如血氧传感器、心率传感器、血流传感器和/或其他健康传感器、射频传感器、光学传感器诸如自混频传感器和光探测及测距(激光雷达)传感器、湿度传感器、潮湿传感器、视线跟踪传感器、感测肌肉活化的肌电图传感器、面部传感器、干涉型传感器、飞行时间传感器、磁传感器、电阻式传感器、距离传感器、角度传感器和/或其他传感器。在一些布置中，设备10可使用传感器16和/或其他输入-输出设备24来采集用户输入。例如，输入-输出设备24(诸如按钮)可用于采集按钮按压输入，与显示器重叠的触摸传感器可用于采集用户触摸屏输入，触摸板可用于采集触摸输入，麦克风可用于采集音频输入(例如，语音命令)，加速度计可用于监测手指何时接触输入表面并且因此可用于采集手指按压输入等。

输入-输出设备24可包括光学部件诸如深度传感器(例如，结构光传感器或其他采集三维图像数据的传感器)、光学接近传感器、环境光传感器(例如，彩色环境光传感器)、光学飞行时间传感器和其他对可见光和/或红外光敏感并且可发射可见光和/或红外光的传感器16(例如，设备24可包含发射和/或检测光的光学传感器)。例如，相机中的可见光图像传感器可具有可见光闪光或相关联的红外泛光照明器以在图像传感器捕获二维和/或三维图像的同时提供照明。红外相机诸如捕获三维红外图像的红外结构光相机可具有发射红外泛光照明的红外泛光照明器和/或可具有发射红外光束阵列的点阵投影器。红外接近传感器可发射红外光并且在红外光已从目标对象反射之后检测红外光。

如果需要，电子设备10可以包括附加部件(参见例如输入-输出设备24中的其他设备18)。附加部件可包括触觉输出设备、用于使设备10中的可移动结构移动的致动器、诸如扬声器的音频输出设备、用于状态指示器的发光二极管、诸如发光二极管的照射外壳和/或显示器结构的部分的光源、其他光学输出设备以及/或者其他用于收集输入和/或提供输出的电路。设备10还可包括电池或其他能量存储设备、用于支持与辅助装备的有线通信以及用于接收有线电力的连接器端口以及其他电路。

为了在光学模块30被致动器26(图1)移动时帮助维持光学模块30之间的期望对准，光学模块30可被安装在光学模块导向结构上，诸如导轨、其他细长支撑构件和/或可被操纵以调节光学模块30的位置的其他导向构件。在图3的设备10的顶视图中示出该类型的布置。如图3所示，光学模块30可耦接到导向构件44以允许模块30水平(例如，横向地沿着X轴以适应不同的用户瞳距)移动。导向构件44可包括导轨、连杆机构、滑动筒、形状记忆合金、柔性材料、旋转结构和/或其他合适的透镜导向结构。导向构件44是光学模块30可滑动地耦接到其的导轨的布置在本文中有时可作为例示性示例来描述。

导轨44可具有圆形横截面形状(例如，导轨44可为圆柱形杆)或可具有其他横截面形状。导杆44可由金属、聚合物和/或其他材料形成。中空和/或实心构件可用于形成导杆44。为了帮助减小导杆44和光学模块30之间的摩擦，如果需要，导杆44和/或模块30的配对部分可设置有低摩擦涂层(例如，镍等)。

导轨44可跨越外壳12的宽度。在设备10中可存在左导轨和右导轨44，其在与鼻梁部分NB对准的外壳支撑结构处接合，或者左导轨和右导轨44可形成为跨外壳12延伸的单个导轨构件的集成部分。导轨44可以是直的，或者如果需要，可在鼻梁部分NB处具有轻微的弯曲部(例如，以使导轨的左侧和右侧轻微地向后倾斜以适形于用户面部的形状)。如图4的设备10的后视图所示，在设备10的左侧和右侧上可存在上导轨和下导轨44，诸如上导轨44T和下导轨44B。如果需要，可使用具有更少导轨或更多导轨的布置。

图5是安装在导轨44上的例示性光学模块30的侧视图。在图5的示例中，光学模块30具有诸如部分30T的上部部分和诸如部分30B的下部部分。部分30T和/或30B可与透镜镜筒结构的主支撑结构30M和/或光学模块30的其他支撑结构一体形成，和/或可以是(例如，使用焊接点、紧固件、粘合剂等)耦接到主支撑结构30M的单独构件。透镜38可与显示器14对准，使得可通过透镜38从适眼区36查看显示器14上的图像。

如图5所示，光学模块30可具有在接收并耦接到导轨44的同时允许光学模块30沿着导轨44滑动的部分。例如，上部部分30T可具有接收上部导轨44T的导轨开口(光学模块开口)50诸如开口50T，并且下部部分30B可具有接收下部导轨44B的导轨开口诸如开口50B。开口50T和50B可以是接收形成轨道44T和44B的圆柱形构件的具有圆形横截面形状的圆柱形开口和/或可具有部分或完全围绕轨道44T和44B的其他形状。

如图6所示，导轨可包括在外壳支撑结构诸如光学模块支撑结构52处接合的左导轨和右导轨44。光学模块支撑结构(有时被称为导轨支撑结构、透镜支撑结构、透镜支撑件等)可与外壳12的鼻梁部分NB对准并且可被配置为在设备10被佩戴在用户头部上时与用户鼻部重叠。导轨44可被接纳在支撑结构52中的相应开口诸如开口54内。例如，支撑结构52的第一侧中的第一开口54可接纳左导轨44，并且支撑结构52的相对的第二侧中的第二开口54可接纳右导轨44。如果需要，导轨44可垂直或几乎垂直于光学支撑结构52。

光学模块定位结构诸如致动器28可直接耦接到光学模块30，可耦接到光学模块支撑结构52，可耦接到导轨44，可耦接到透镜38和/或显示器14，可耦接到透镜38安装在其中的圆柱形透镜镜筒外壳，和/或可耦接到设备10中的其他结构。光学模块30(例如，光学模块30的透镜38和/或显示器14)可能够沿着平行于透镜38的光轴的方向调节。如果需要，光学模块30可沿着平行于透镜38的光轴(例如，垂直于导轨44)延伸的线性轨道(例如，附加的导轨)滑动，或者可在不沿着轨道滑动的情况下移动。

图7是设备10的侧视图，示出了其中光学模块定位结构位于光学模块支撑结构52上的例示性示例。如图7所示，光学模块支撑结构52可与外壳12的鼻梁部分NB对准。当设备10安装在用户头部上时，鼻梁部分NB和光学模块支撑结构52可与用户鼻部(诸如鼻部58)对准并且重叠。控制电路20可通过调节光学模块定位结构28来调节光学模块30相对于用户眼睛的位置。

光学模块定位结构28可包括一个或多个致动器(例如，诸如螺线管的电磁致动器、压电致动器、马达和/或其他致动器)、齿条-齿轮机构、蜗轮、旋转轴、销-槽结构、滑动构件、磁体和/或其他定位结构。光学模块定位结构28可被配置为在Y方向上(例如，沿着图7的平行于透镜38的光轴的方向56)伸展和收缩，以增大或减小光学模块支撑结构52和鼻梁外壳部分NB之间的距离M。这继而调节支撑结构52和鼻部58之间的距离N(以及图1的光学模块30和适眼区36之间的距离P1和P2)。

当期望增加光学模块30和用户面部之间的距离(例如，期望响应于传感器数据向设备10发信号通知即将发生的碰撞而增加出瞳距离来保护用户眼睛)时，控制电路20可使光学模块定位结构28伸展以将光学模块支撑结构52(以及附接到支撑结构52上的导轨44的光学模块30)远离鼻梁外壳部分NB并且远离用户面部移动。当期望减小光学模块30和用户面部之间的距离(例如，期望响应于用户输入、传感器数据和/或其他信息来增加视场)时，控制电路20可使光学模块定位结构28回缩以将光学模块支撑结构52(以及附接到支撑结构52上的导轨44的光学模块30)朝向鼻梁外壳部分NB并且朝向用户面部移动。

在图7的示例中，光学模块定位结构28包括第一光学模块定位结构28-1和第二光学模块定位结构28-2。光学模块定位结构28-1和28-2可位于光学模块支撑结构52的不同部分上，诸如沿着支撑结构52的纵向轴线90的不同位置。光学模块定位结构28-1和28-2可以是独立控制的致动器或者可彼此一致地控制。在光学模块定位结构28-1和28-2可独立调节的布置中，如果需要，控制电路20可对光学模块定位结构28-1和28-2应用不同的调节以使结构28-1和28-2伸展或回缩不同的量。这可允许支撑结构52围绕旋转轴线诸如旋转轴线80(例如，平行于图7的X轴的轴线)在方向82上旋转。当定位结构28-1沿着方向56比定位结构28-2伸展得多时，支撑结构52可围绕轴线80在顺时针方向上旋转(从图7中所示的角度看)。当定位结构28-1沿着方向56比定位结构28-2伸展得少时，支撑结构52可围绕轴线80在逆时针方向上旋转。这仅为例示性的。如果需要，定位结构28-1和28-2可一致地调节，或者在支撑结构52和鼻梁部分NB之间可仅存在单个定位结构28。

图8和图9是设备10的顶视图，示出了可用于定位光学模块30的光学模块定位结构的例示性示例。如图8所示，每个光学模块30可安装到相应的导轨44(例如，如结合图3和图4所讨论的)。导轨44可安装到光学模块支撑结构52。光学模块定位结构28可位于光学模块支撑结构52和外壳12的鼻梁部分NB之间。

光学模块定位结构28可包括马达62、轴64和具有螺母部分60A和60B的螺母。轴64和螺母部分60A和60B可具有配合螺纹66。马达62可耦接到鼻梁部分NB，并且螺母部分60A和60B可耦接到光学模块支撑结构52和/或光学模块30。如果需要，螺母部分60A和60B可能够彼此分离，并且可耦接到相应的左光学模块和右光学模块30。当马达62旋转轴64时，螺母部分60A和60B可根据旋转方向在方向56上沿着轴64向上或向下行进。当螺母部分60A和60B使轴64远离鼻梁部分NB向上移动时，支撑结构52和鼻梁部分NB之间的距离M增加，距离P1和P2也增加。当螺母部分60A和60B使轴64朝向鼻梁部分NB向下移动时，支撑结构52和鼻梁部分NB之间的距离M减小，光学模块30和适眼区36之间的距离P1和P2也减小。因此，控制电路20可通过向定位结构28的马达62应用适当的控制信号来控制用户眼睛与透镜38的接近程度。

如果需要，当光学模块定位结构28不再主动地定位光学模块30时，光学模块30可与光学模块定位结构28脱离接合。例如，如图9所示，螺母部分60A和60B可与轴64脱离接合并且在方向68上彼此分离。当光学模块30从光学模块定位结构28释放时，光学模块30可相对于彼此自由移动(例如，沿着图9的X方向移动以调节瞳距)。当期望进行Y位置调节时，螺母部分60A和60B可与轴64接合，使得马达62可调节模块30的Y位置，并且由此调节模块30和适眼区36之间的距离。如果需要，螺母部分60A和60B与轴64之间的接合和脱离接合可由磁驱动机构或其他合适的机构控制。控制电路20可响应于用户输入和/或传感器数据，诸如来自运动传感器(例如，加速度计、陀螺仪、罗盘等)的运动传感器数据、来自设备10中的前向或后向相机的图像传感器数据和/或其他传感器数据来控制光学模块30从定位器28的释放。

图10是可用在光学模块定位结构28中的例示性致动器的侧视图。如图10所示，光学模块定位结构28可包括螺线管(有时被称为拉入螺线管)，该螺线管具有轴70，该轴移入和移出线圈诸如线圈72的中心。线圈72可由铜或其他合适的金属形成。轴70(有时被称为柱塞)可由铁磁材料形成。当电流施加到线圈72时，形成磁场，该磁场致使轴70被拉入线圈72的中心内。以此方式，轴70可被配置为在方向56(例如，平行于透镜38的光轴的方向)上相对于线圈72移动。光学模块定位结构28可位于光学模块支撑结构52和鼻梁部分NB之间(如图7所示)，可被放置在每个光学模块30和后外壳12R之间，和/或可被放置在其他合适的位置中以相对于适眼区36和用户面部调节光学模块30的位置(例如，以使透镜38向内回缩到外壳12中以增加出瞳距离，或者以使透镜38向外朝向用户眼睛移动以增加视场并且减小出瞳距离)。

图11示出了其中通过调节导杆44相对于光学模块支撑结构52的位置来调节光学模块30相对于用户面部的位置的示例。如图11所示，光学模块支撑结构52可包括开口，诸如用于接纳导杆44的开口54。开口54可以是平行于图11的Y轴延伸的狭槽。这允许导杆44沿着Y方向(例如，平行于透镜38的光轴)前后移动以调节光学模块30相对于用户面部的Y位置。例如，光学模块定位结构28可包括致动器，该致动器在狭槽54内移动导杆以实现光学模块30和适眼区36之间的期望距离。

图12和图13是设备10的顶视图，示出了其中光学模块30包括可回缩的支撑结构诸如伸缩式支撑结构的例示性示例。如图12的回缩状态所示，光学模块30可包括外支撑结构74(有时被称为透镜篮、透镜镜筒、圆柱形透镜外壳等)。外支撑结构74可具有围绕透镜38(以及显示器14，如果需要)的圆柱形侧壁。显示器14和透镜38可安装到内圆柱形支撑结构，诸如配合在外支撑结构74的内部的内支撑结构76。内支撑结构76可能够相对于外支撑结构74移动。为了控制内支撑结构76相对于外支撑结构74的位置，光学模块定位结构28可包括致动器，该致动器使内支撑结构76在方向56(例如，平行于透镜38的光轴的方向)上相对于外支撑结构74移动。当致动器28使内支撑结构76相对于外支撑结构74移动时，显示器14和透镜38与内支撑结构76一起移动。

在图12的回缩状态下，内支撑结构76位于外支撑结构74的内部。适眼区36和透镜38可隔开第一距离A1。距离A1可对应于最大出瞳距离或其他合适的距离。当期望减小适眼区36和透镜38之间的距离时，致动器28可在平行于图12的Y轴并且平行于透镜38的光轴的方向上向外推动内支撑结构76。这使得内支撑结构76移出外支撑结构74，如图13所示。在图13的伸展状态中，内支撑结构76至少部分地位于外支撑结构74的外部，并且适眼区36和透镜38可隔开小于A1的第二距离A2。例如，当期望最佳视场并且不需要最大出瞳时，可使用距离A2。以此方式，控制电路20可通过使用致动器28相对于外支撑结构76移动内支撑结构74(包括其中的显示器14和透镜38)来调节透镜38相对于适眼区36的位置。

如上所述，本技术的一个方面在于采集和使用信息，诸如来自输入-输出设备的信息。本公开构想，在一些情况下，可采集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的数据。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，生命信号测量结果、药物信息、锻炼信息)、出生日期、用户名、口令、生物识别信息、或任何其他识别信息或个人信息。

本公开认识到在本公开技术中使用此类个人信息可以用于使用户受益。例如，该个人信息数据可用于递送用户较感兴趣的目标内容。因此，使用此类个人信息数据使得用户能够对所递送的内容进行有计划的控制。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。另外，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。另外，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，某些健康数据的收集或访问可能受联邦和/或州法律诸如健康保险及责任法案(HIPAA)的管辖，而其他国家中的健康数据可能受其他法规和政策约束并且应当相应地加以处理。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，本技术可被配置为允许用户在注册服务期间或其后随时选择参与采集个人信息数据的“选择加入”或“选择退出”。又如，用户可以选择不提供特定类型的用户数据。再如，用户可以选择限制特定于用户的数据被保持的时间长度。除了提供“选择加入”和“选择退出”选项外，本公开还设想提供与访问或使用个人信息相关的通知。例如，用户可以在下载应用程序(“应用”)时被告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。在适当的情况下，可以通过移除特定标识符(例如，出生日期等)、控制存储的数据的量或特征(例如，在城市级而非地址级收集位置数据)、控制数据的存储方式(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可包括个人信息数据的信息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。

物理环境：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。

计算机生成现实：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。人可以利用其感觉中的任一者来感测CGR对象和/或与之交互，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：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。

混合现实：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：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物理环境的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：增强虚拟(AV)环境是指其中虚拟环境或计算机生成的环境结合了来自物理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。

硬件：有许多不同类型的电子系统使人能够感测各种CGR环境和/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、μLED、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。

根据一个实施方案，提供了一种头戴式设备，该头戴式设备包括：头戴式支撑结构，该头戴式支撑结构具有导向构件；透镜，该透镜耦接到该导向构件并且具有光轴；显示器，该显示器耦接到该导向构件并且被配置为提供图像，该图像能够通过该透镜从适眼区查看；以及透镜定位器，该透镜定位器被配置为在不改变该透镜和该显示器之间的距离的情况下，沿着平行于该透镜的该光轴的方向调节该透镜相对于该适眼区的位置。

根据另一个实施方案，该头戴式设备包括：传感器，该传感器被配置为采集传感器数据；以及控制电路，该控制电路被配置为响应于该传感器数据而使用该透镜定位器来沿着该方向调节该透镜的该位置。

根据另一个实施方案，该传感器包括运动传感器，并且该传感器数据指示该头戴式设备是否处于自由落体。

根据另一个实施方案，该控制电路响应于该传感器数据指示该头戴式设备处于自由落体而使用该透镜定位器来调节该透镜的该位置以增加出瞳距离。

根据另一个实施方案，该传感器包括面向外的相机，并且该传感器数据指示该头戴式设备是否即将与外部表面碰撞。

根据另一个实施方案，该控制电路响应于该传感器数据指示该头戴式设备即将与外部表面碰撞而使用该透镜定位器来调节该透镜的该位置以增加出瞳距离。

根据另一个实施方案，该透镜定位器选自由以下项组成的组：电磁致动器、气动致动器和机械致动器。

根据另一个实施方案，该头戴式设备包括透镜支撑结构，该透镜支撑结构具有接纳该导向构件的开口，该透镜定位器位于该透镜支撑结构上，该头戴式支撑结构包括鼻梁部分，并且该透镜支撑结构与该鼻梁部分对准。

根据另一个实施方案，该导向构件包括选自由以下项组成的组的透镜导向结构：导轨、连杆机构、滑动筒、形状记忆合金、柔性材料和旋转结构。

根据另一个实施方案，该透镜安装在透镜篮中，并且该透镜定位器被配置为使该透镜篮沿着该方向伸展和回缩以调节该透镜相对于该适眼区的位置。

根据一个实施方案，提供了一种头戴式设备，该头戴式设备包括：头戴式支撑结构；透镜支撑结构，该透镜支撑结构安装在该头戴式支撑结构中；透镜，该透镜耦接到该透镜支撑结构并且具有光轴；显示器，该显示器耦接到该透镜支撑结构并且被配置为提供图像，该图像能够通过该透镜从适眼区查看；致动器，该致动器被配置为控制该透镜的位置；以及控制电路，该控制电路被配置为基于传感器数据使用该致动器来调节该透镜和该适眼区之间的出瞳距离。

根据另一个实施方案，该头戴式设备包括运动传感器，该运动传感器采集该传感器数据，该传感器数据指示该头戴式设备是否处于自由落体，并且该控制电路响应于该传感器数据指示该头戴式设备处于自由落体而使用该致动器来增加该出瞳距离。

根据另一个实施方案，所限定的头戴式设备包括面向外的相机，该面向外的相机采集该传感器数据，该传感器数据指示该头戴式设备是否即将与外部表面碰撞，并且该控制电路响应于该传感器数据指示该头戴式设备即将与外部表面碰撞而使用该致动器来增加该出瞳距离。

根据另一个实施方案，该致动器在不改变该透镜和该显示器之间的距离的情况下调节该出瞳距离。

根据另一个实施方案，该控制电路被配置为响应于用户输入使用该致动器来调节该出瞳距离。

根据一个实施方案，提供了一种头戴式设备，该头戴式设备包括：头戴式支撑结构，该头戴式支撑结构具有鼻梁部分；透镜支撑结构，该透镜支撑结构与该鼻梁部分对准；左导轨和右导轨，该左导轨和该右导轨耦接到该透镜支撑结构；左透镜和右透镜，该左透镜和该右透镜分别耦接到该左导轨和该右导轨；以及透镜定位结构，这些透镜定位结构被配置为调节该透镜支撑结构和该鼻梁部分之间的距离。

根据另一个实施方案，这些透镜定位结构包括第一独立控制的致动器和第二独立控制的致动器。

根据另一个实施方案，该左导轨和该右导轨被配置为在位于该透镜支撑结构中的相应狭槽内滑动。

根据另一个实施方案，这些透镜定位结构包括马达、旋转轴和与该旋转轴接合的螺母。

根据另一个实施方案，该螺母具有彼此分离以从该马达释放该左透镜和该右透镜的第一部分和第二部分。

前述内容为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种头戴式设备，包括：

头戴式支撑结构，所述头戴式支撑结构具有导向构件；

透镜，所述透镜耦接到所述导向构件并且具有光轴；

显示器，所述显示器耦接到所述导向构件并且被配置为提供图像，所述图像能够通过所述透镜从适眼区查看；和

透镜定位器，所述透镜定位器被配置为在不改变所述透镜和所述显示器之间的距离的情况下沿着平行于所述透镜的所述光轴的方向调节所述透镜相对于所述适眼区的位置。

2.根据权利要求1所述的头戴式设备，还包括：

传感器，所述传感器被配置为采集传感器数据；和

控制电路，所述控制电路被配置为响应于所述传感器数据而使用所述透镜定位器来沿着所述方向调节所述透镜的所述位置。

3.根据权利要求2所述的头戴式设备，其中所述传感器包括运动传感器，并且其中所述传感器数据指示所述头戴式设备是否处于自由落体。

4.根据权利要求3所述的头戴式设备，其中所述控制电路响应于所述传感器数据指示所述头戴式设备处于自由落体而使用所述透镜定位器来调节所述透镜的所述位置以增加出瞳距离。

5.根据权利要求2所述的头戴式设备，其中所述传感器包括面向外的相机，并且其中所述传感器数据指示所述头戴式设备是否即将与外部表面碰撞。

6.根据权利要求5所述的头戴式设备，其中所述控制电路响应于所述传感器数据指示所述头戴式设备即将与外部表面碰撞而使用所述透镜定位器来调节所述透镜的所述位置以增加出瞳距离。

7.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述透镜定位器选自由以下项组成的组：电磁致动器、气动致动器和机械致动器。

8.根据权利要求1所述的头戴式设备，还包括：

透镜支撑结构，所述透镜支撑结构具有接纳所述导向构件的开口，其中所述透镜定位器位于所述透镜支撑结构上，其中所述头戴式支撑结构包括鼻梁部分，并且其中所述透镜支撑结构与所述鼻梁部分对准。

9.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述导向构件包括选自由以下项组成的组的透镜导向结构：导轨、连杆机构、滑动筒、形状记忆合金、柔性材料和旋转结构。

10.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述透镜安装在透镜篮中，并且其中所述透镜定位器被配置为使所述透镜篮沿着所述方向伸展和回缩以调节所述透镜相对于所述适眼区的所述位置。

11.一种头戴式设备，包括：

头戴式支撑结构；

透镜支撑结构，所述透镜支撑结构安装在所述头戴式支撑结构中；

透镜，所述透镜耦接到所述透镜支撑结构并且具有光轴；

显示器，所述显示器耦接到所述透镜支撑结构并且被配置为提供图像，所述图像能够通过所述透镜从适眼区查看；

致动器，所述致动器被配置为控制所述透镜的位置；和

控制电路，所述控制电路被配置为基于传感器数据使用所述致动器来调节所述透镜和所述适眼区之间的出瞳距离。

12.根据权利要求11所述的头戴式设备，还包括：运动传感器，所述运动传感器采集所述传感器数据，其中所述传感器数据指示所述头戴式设备是否处于自由落体，并且其中所述控制电路响应于所述传感器数据指示所述头戴式设备处于自由落体而使用所述致动器来增加所述出瞳距离。

13.根据权利要求11所述的头戴式设备，还包括：面向外的相机，所述面向外的相机采集所述传感器数据，其中所述传感器数据指示所述头戴式设备是否即将与外部表面碰撞，并且其中所述控制电路响应于所述传感器数据指示所述头戴式设备即将与外部表面碰撞而使用所述致动器来增加所述出瞳距离。

14.根据权利要求11所述的头戴式设备，其中所述致动器在不改变所述透镜和所述显示器之间的距离的情况下调节所述出瞳距离。

15.根据权利要求11所述的头戴式设备，其中所述控制电路被配置为响应于用户输入而使用所述致动器来调节所述出瞳距离。

16.一种头戴式设备，包括：

头戴式支撑结构，所述头戴式支撑结构具有鼻梁部分；

透镜支撑结构，所述透镜支撑结构与所述鼻梁部分对准；

左导轨和右导轨，所述左导轨和所述右导轨耦接到所述透镜支撑结构；

左透镜和右透镜，所述左透镜和所述右透镜分别耦接到所述左导轨和所述右导轨；和

透镜定位结构，所述透镜定位结构被配置为调节所述透镜支撑结构和所述鼻梁部分之间的距离。

17.根据权利要求16所述的头戴式设备，其中所述透镜定位结构包括第一独立控制的致动器和第二独立控制的致动器。

18.根据权利要求16所述的头戴式设备，其中所述左导轨和所述右导轨被配置为在位于所述透镜支撑结构中的相应狭槽内滑动。

19.根据权利要求16所述的头戴式设备，其中所述透镜定位结构包括马达、旋转轴和与所述旋转轴接合的螺母。

20.根据权利要求19所述的头戴式设备，其中所述螺母具有彼此分离以从所述马达释放所述左透镜和所述右透镜的第一部分和第二部分。