CN211979336U - 头戴式显示器和致动器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及头戴式显示器和致动器。一种头戴式显示器包括光学组件和致动器。致动器包括：移动机构，其被配置为调节光学组件内光学部件的位置；锁定释放机构，其被配置为在检测到动态事件时修改移动机构的操作；以及阻尼机构，其被配置为在动态事件期间控制光学部件的位置变化。本公开的实施例改善了头戴式显示器内的物理重新定位的性能。

Description

头戴式显示器和致动器

技术领域

本实用新型涉及显示系统，并且具体地讲，涉及头戴式显示器及其调节机构。

背景技术

头戴式显示器(HMD)是例如在参与与计算机生成、增强、虚拟和/或混合现实相关的活动时向佩戴头戴式显示器的用户显示图形的电子设备。头戴式显示器可由具有不同头部尺寸和面部特征的用户佩戴，因此调节头戴式显示器对于具有特定特征的特定用户的贴合性的能力是高优先级的。现有的头戴式显示器可利用诸如由弹性材料制成的头带和将非弹性头带的长度在各种预先确定的长度之间改变的颞部定位调节机构之类的特征部来调节以用于周向贴合。然而，这些调节选项未解决面部特征的差异，诸如用户之间不同的瞳孔间距离(IPD)。

实用新型内容

为了改善性能，头戴式显示器需要将光学部件诸如透镜、投影单元、显示器、屏幕等对准到各个用户之间独特的面部特征，以便促进舒适度、贴合性、性能等。在对准过程期间，光学部件可相对于头戴式显示器内的其他部件物理地重新定位。由于封装空间在头戴式显示器内受到约束，因此物理重新定位机构应当是小尺寸且具有严格控制的运动，例如小的机电致动器。尽管尺寸小，但致动器应能够承受动态事件并且在经历这些动态事件之后正常工作。动态事件可包括以导致力施加在机电致动器内的光学部件或子部件上的方式摇动、推撞、掉落、撞击或以其他方式处理头戴式显示器。然而，现有的头戴式显示器在物理重新定位方面的性能有待提高。

在本公开的第一方面，提供了一种头戴式显示器。该头戴式显示器包括：光学组件；和致动器，包括：移动机构，移动机构被配置为调节光学组件内光学部件的位置；锁定释放机构，锁定释放机构被配置为在检测到动态事件时修改移动机构的操作；以及阻尼机构，阻尼机构被配置为在动态事件期间控制光学部件的位置变化。

在一些实施例中，移动机构被配置为基于检测到动态事件的结束而将光学组件内光学部件的位置调节到动态事件前位置。

在一些实施例中，移动机构包括导螺杆和螺母组件，螺母组件被配置为基于导螺杆的旋转而沿导螺杆平移。

在一些实施例中，螺母组件包括可分离的第一部分和第二部分，其中锁定释放机构包括弹簧，弹簧抵靠导螺杆线性地偏置螺母组件的第一部分和第二部分中的一者，并且其中移动机构的修改后的操作包括螺母组件的第一部分和第二部分中的一者与导螺杆脱离。

在一些实施例中，阻尼机构包括电磁部件，电磁部件被配置为在动态事件期间在螺母组件和导螺杆之间产生吸引。

在一些实施例中，移动机构包括导螺杆和板，其中板被配置为基于导螺杆的旋转而沿导螺杆平移。

在一些实施例中，锁定释放机构包括弹簧，弹簧抵靠导螺杆扭转地偏置板，并且其中移动机构的修改后的操作包括板与导螺杆脱离。

在一些实施例中，阻尼机构包括电磁部件，电磁部件被配置为在动态事件期间在板和导螺杆之间产生吸引。

在一些实施例中，阻尼机构包括电磁部件，电磁部件被配置为在动态事件期间从致动器的端部部分推斥移动机构。

在一些实施例中，阻尼机构包括弹簧或线缆，弹簧或线缆被配置为在动态事件期间限制移动机构的运动。

在本公开的第二方面，提供了一种头戴式显示器。该头戴式显示器包括：传感器，传感器被配置为检测动态事件的开始；锁定释放机构，锁定释放机构被配置为根据检测到动态事件的开始而修改移动机构的操作，其中移动机构被配置为调节头戴式显示器的光学组件内光学部件的位置；其中头戴式显示器中的传感器被配置为检测动态事件的结束；以及其中移动机构被配置为根据检测到动态事件的结束，将光学组件内光学部件的位置调节到动态事件前位置。

在一些实施例中，头戴式显示器包括：阻尼机构，阻尼机构被配置为根据检测到动态事件的开始而控制动态事件期间移动机构的位置变化。

在一些实施例中，阻尼机构包括电磁部件，电磁部件被配置为在动态事件期间推斥移动机构内的部件。

在一些实施例中，阻尼机构包括电磁部件，电磁部件被配置为在动态事件期间导致移动机构内的部件之间的吸引。

在一些实施例中，阻尼机构包括弹簧或线缆，弹簧或线缆被配置为在动态事件期间限制移动机构的运动。

在一些实施例中，移动机构包括导螺杆和螺母组件，其中螺母组件被配置为基于导螺杆的旋转而沿导螺杆平移，其中螺母组件包括可分离的第一部分和第二部分，其中锁定释放机构包括弹簧，弹簧抵靠导螺杆线性地偏置螺母组件的第一部分和第二部分中的一者，并且其中移动机构的修改后的操作包括螺母组件的第一部分和第二部分中的一者从导螺杆脱离。

在一些实施例中，移动机构包括导螺杆和板，其中板被配置为基于导螺杆的旋转而沿导螺杆平移，其中锁定释放机构包括弹簧，弹簧抵靠导螺杆扭转地偏置板，并且其中移动机构的修改后的操作包括板与导螺杆脱离。

在本公开的第三方面，提供了一种致动器。该致动器包括：移动机构，移动机构被配置为调节头戴式显示器的光学组件内光学部件的位置，移动机构包括：导螺杆；和螺纹部件，其中螺纹部件被配置为基于导螺杆的旋转而沿导螺杆平移；锁定释放机构，锁定释放机构被配置为在检测到动态事件时修改移动机构的操作，锁定释放机构包括：弹簧，弹簧被配置为抵靠导螺杆偏置螺纹部件，其中移动机构的修改后的操作包括螺纹部件与导螺杆脱离；以及阻尼机构，阻尼机构被配置为在动态事件期间控制移动机构的位置变化。

在一些实施例中，阻尼机构包括电磁部件，电磁部件被配置为在动态事件期间在螺纹部件和导螺杆之间产生吸引。

在一些实施例中，阻尼机构包括电磁部件，电磁部件被配置为在动态事件期间从致动器的端部部分推斥移动机构。

本公开的实施例改善了头戴式显示器内的物理重新定位的性能。

附图说明

在阅读本实用新型时通过结合附图对以下具体实施方式得以最佳理解。应当强调的是，根据惯例，附图的各种特征部不是成比例的。相反，为了清楚起见，各种特征部的尺寸被任意扩大或缩小。

图1为头戴式显示器的顶视图。

图2A为设置在类似于图1的头戴式显示器的头戴式显示器内的致动器的细部图。

图2B为图2A的致动器的局部分解剖视图。

图3A为设置在类似于图1的头戴式显示器的头戴式显示器内的另一致动器的细部图。

图3B为图3A的致动器的局部分解剖视图。

图4A为设置在类似于图1的头戴式显示器的头戴式显示器内的另一致动器的细部图。

图4B为图4A的致动器的局部分解剖视图。

图5A为类似于图2A、图2B、图3A、图3B、图4A和图4B的致动器的致动器的电磁阻尼机构的细部图。

图5B为类似于图2A、图2B、图3A、图3B、图4A和图4B的致动器的致动器的另一电磁阻尼机构的细部图。

图6A为类似于图2A、图2B、图3A、图3B、图4A和图4B的致动器的致动器的机械阻尼机构的细部图。

图6B为类似于图2A、图2B、图3A、图3B、图4A和图4B的致动器的致动器的另一机械阻尼机构的细部图。

图7为示出设置在类似于图1所示头戴式显示器的头戴式显示器内的致动器的操作过程的流程图。

图8为图1的头戴式显示器中的控制器的示意性硬件配置。

具体实施方式

本文公开了头戴式显示器和用于头戴式显示器内光学部件的调节机构的具体实施。

一种头戴式显示器包括光学组件和致动器。致动器包括：移动机构，其被配置为调节光学组件内光学部件的位置；锁定释放机构，其被配置为在检测到动态事件时修改移动机构的操作；以及阻尼机构，其被配置为在动态事件期间控制光学部件的位置变化。

一种方法包括利用头戴式显示器中的传感器检测动态事件的开始。基于检测到动态事件的开始并利用锁定释放机构，该方法包括修改移动机构的操作。移动机构被配置为调节头戴式显示器的光学组件内光学部件的位置。该方法包括利用头戴式显示器中的传感器检测动态事件的结束。基于检测到动态事件的结束并利用移动机构，该方法包括将光学组件内光学部件的位置调节到动态事件前位置。

致动器包括移动机构，该移动机构被配置为调节头戴式显示器的光学组件内光学部件的位置。移动机构包括导螺杆和螺纹部件。螺纹部件被配置为基于导螺杆的旋转而沿导螺杆平移。致动器还包括锁定释放机构，该锁定释放机构被配置为在检测到动态事件时修改移动机构的操作。锁定释放机构包括被配置为抵靠导螺杆偏置螺纹部件的弹簧。移动机构的修改后的操作包括螺纹部件与导螺杆脱离。致动器还包括阻尼机构，该阻尼机构被配置为在动态事件期间控制移动机构的位置变化。

为了改善性能，头戴式显示器需要将光学部件诸如透镜、投影单元、显示器、屏幕等对准到各个用户之间独特的面部特征，以便促进舒适度、贴合性、性能等。在对准过程期间，光学部件可相对于头戴式显示器内的其他部件物理地重新定位。由于封装空间在头戴式显示器内受到约束，因此物理重新定位机构应当是小尺寸且具有严格控制的运动，例如小的机电致动器。尽管尺寸小，但致动器应能够承受动态事件并且在经历这些动态事件之后正常工作。动态事件可包括以导致力施加在机电致动器内的光学部件或子部件上的方式摇动、推撞、掉落、撞击或以其他方式处理头戴式显示器。

在用于重新定位光学部件的致动器采用导螺杆的示例中，允许沿着导螺杆脱离或滑动的锁定释放机构可与允许沿着导轨受控滑动和/或停止的阻尼机构结合使用，以防止对致动器和通过使用致动器而发生运动的光学部件两者的损坏。锁定释放机构和阻尼机构可包括马达驱动的导螺杆系统设计，其在动态事件期间利用线性弹簧加载螺母组件、扭转弹簧加载板、基于掉落检测的锁定接合或脱离以及光学部件运动阻尼。本文描述了改善头戴式显示器内的物理重新定位的性能的这些和其他适用的机构的详细描述。

图1为包括显示器组件102和头部支撑件104的头戴式显示器100的顶视图。显示器组件102可包括外壳106以及其中的各个子组件和电子器件，诸如一个或多个光学组件108、110、传感器112(例如，检测视线和/ 或用户状态)、功率电子器件114和致动器116。光学组件108、110的各个部分或子部件(例如，诸如透镜、投影单元、屏幕或显示器)可利用所述一个或多个致动器116重新定位，其细节将在本文中进一步描述。光学组件108、110、传感器112、功率电子器件114和致动器116以虚线示意性地示出，以表示其隐藏不可见并且设置在显示器组件102内。

头部支撑件104联接到显示器组件102的左侧和右侧(例如，联接到外壳106)，从显示器组件102向后并且在其左侧和右侧之间延伸。当头戴式显示器100佩戴在用户的头部上时，显示器组件102延伸跨用户的头部的前部(即，用户的面部)，而头部支撑件104沿用户的头部的左侧和右侧向后延伸跨用户的头部的后部。因此，显示器组件102和头部支撑件104协同地围绕用户的头部延伸。头部支撑件104包括带118和一个或多个周向调节机构120(例如，在左侧和右侧所示的两个)。

带118形成头部支撑件104的主要部分，其接合用户的头部以支撑佩戴在用户的头部上的头戴式显示器100。每个周向调节机构120将头部支撑件104可移除地联接到显示器组件102，并且允许头部支撑件104通过改变带118和周向调节机构120之间的长度来改变总体长度。虽然两个周向调节机构120被图示为从头部支撑件104的相对侧起作用，但头部支撑件104 可另选地采用单个调节机构。

带118可以是弹性的、柔性的或以其他方式可变形的，以适应用户的头部的不同形状。带118可由弹性材料或硅树脂材料形成或以其他方式包括弹性材料或硅树脂材料。带118还可被配置为将电力从电源(例如，外部电池)传送到显示器组件102。例如，带118可包括柔性电路122，其从电源连接器124通过周向调节机构120延伸到显示器组件102的对应电源连接器(未示出)。柔性电路122(隐藏并以虚线示出)可嵌入在带118的弹性材料或硅树脂材料中，或者以其他方式被带118的材料隐藏不可见。这样，带118可向显示器组件102(包括光学组件108、110、传感器112、功率电子器件114和致动器116)供应电流。

图2A和图2B是致动器200的细部和局部分解剖视图。图2B的局部分解剖视图表示图2A中所示的位置。致动器200可充当设置在图1的头戴式显示器100中的致动器116。

致动器200包括由马达202、导螺杆204、导轨206和螺母组件208形成的移动机构。螺母组件208被配置为基于导螺杆204的旋转以及螺母组件208与导螺杆204之间的螺纹接合而沿导螺杆204平移。例如，导螺杆 204可由马达202旋转地驱动以引起螺母组件208的平移。这样，移动机构被配置为调节光学组件内(例如，头戴式显示器100内的光学组件108、110内)光学部件(例如，透镜、显示器、投影仪、屏幕、透镜和显示器等，未示出)的位置。导螺杆204上的螺纹、螺母组件208上的螺纹、或者以上两者可带涂层，以提供致动器200更长的寿命以及减小与致动器200 的操作相关联的摩擦和噪声。

光学部件的位置调节可利用所述移动机构来实现，例如，通过将需要重新定位的光学部件联接到螺母组件208的一部分，但是联接未被示出。移动机构可用于修改沿焦轴的光学部件间距或修改例如同一头戴式显示器内的光学组件之间的瞳孔间距离。螺母组件208可被设计成避免非预期的旋转，例如通过使用平行于导螺杆204延伸的导轨206，但致动器200中的其他防旋转特征部也是可能的。当如图2A和图2B所示使用导轨206时，螺母组件208基于由马达202驱动的导螺杆204的旋转而沿导螺杆204和导轨206两者平移。

致动器200还包括锁定释放机构，该锁定释放机构由螺母组件208的可分离半部或部分210、212以及一个或多个弹簧214形成，该一个或多个弹簧可抵靠导螺杆204、抵靠导轨206以及抵靠螺母组件208的部分210线性地偏置部分212，如在图2B的局部分解剖视图中最佳所见。在该示例中，螺母组件208具有分体式螺母构型，其中螺母组件208的部分212被配置为当所经受的负荷足以克服由弹簧214抵靠螺母组件208的部分212 产生的负荷时平移远离螺母组件208的部分210。这种类型的足够负荷可在动态事件(例如，摇动、推撞、掉落或撞击包括致动器200的头戴式显示器)期间发生。

在产生足够力的动态事件期间，导螺杆204上的螺纹和部分210、212 上的螺纹可脱离，并且螺母组件208变得能自由地沿导螺杆204和导轨206 滑动，因此限制或避免在动态事件期间基于所述锁定释放机构的操作对螺母组件208和/或对导螺杆204的损坏。在动态事件之后，当致动器200不再经受足够的负荷时，导螺杆204上的螺纹和螺母组件208的部分210、 212上的螺纹可变得重新接合，并且螺母组件208可再次由马达沿着导螺杆 204驱动。

在重新接合时，螺母组件208可沿着导螺杆204处于与动态事件之前或期间不同的位置。在这种情况下，移动机构可被配置为将螺母组件208 的位置，继而将耦接或以其他方式连接到螺母组件208的任何光学部件的位置调节到动态事件前位置，即调节到在动态事件之前相对于导螺杆204 为螺母组件208记录的位置。虽然螺母组件208的两个部分210、212都被图示为在与导螺杆204的界面处有螺纹，但在一些示例中，仅部分212可包括螺纹而不影响致动器200的操作。

为了有效地实现致动器200的锁定释放机构，位置传感器(未示出) 可用于确定动态事件之前、期间和之后螺母组件208相对于导螺杆204的位置。加速度计、惯性测量单元或任何其他传感器(未示出)可用于确定动态事件的开始、持续和结束。在另一示例中，磁编码器系统可包括传感器，该传感器确定螺母组件208的部分210、212相对于导螺杆204(或致动器200的其他部分)的着陆位置，并且控制器可执行重新校准，从而在动态事件之后将螺母组件208的部分210、212沿导螺杆204重新定位到动态事件前位置。

图3A和图3B是另一致动器300的细部和局部分解剖视图。图3B的局部分解剖视图表示图3A中所示的位置。致动器300可以用作设置在图1 的头戴式显示器100中的致动器116，并且可以类似于关于2A和图2B所述的致动器200。致动器300和致动器200之间的差异在本文中强调。

致动器300包括由马达302、导螺杆304、导轨306和螺母组件308形成的移动机构。螺母组件308被配置为基于导螺杆304的旋转以及螺母组件308与导螺杆304之间的螺纹接合而沿导螺杆304和导轨306平移。螺母组件308可被设计成避免非预期的旋转，例如通过使用平行于导螺杆304 延伸的导轨306，但致动器300中的其他防旋转特征部也是可能的。

致动器300还包括锁定释放机构，该锁定释放机构由螺母组件308的可分离部分310、311、312以及一个或多个弹簧314形成，该一个或多个弹簧可抵靠导轨306以及螺母组件308的最中心部分311线性地偏置部分 312。继而，部分311可抵靠导螺杆304和螺母组件308的部分310被线性地偏置，如在图3B的局部分解剖视图中最佳所见。在该示例中，螺母组件 308具有三个部分310、311、312，其中螺母组件308的部分311、312被配置为当所经受的负荷足以克服由弹簧314抵靠螺母组件308的部分312 产生的负荷时平移远离并且脱离螺母组件308的部分310。这种类型的足够负荷可在动态事件(例如，摇动、推撞、掉落或撞击包括致动器300的头戴式显示器)期间发生。

图3A和图3B的致动器300与图2A和图2B的致动器200的不同之处在于使用螺母组件308来代替螺母组件208。图3A和图3B的致动器300 可用于竖直紧密封装空间，即，由于螺母组件208、308的构造，致动器 300的高度可以比致动器200更短。相比之下，图2A和图2B的致动器200 可用于水平紧密封装空间，即，由于螺母组件208、308的构造，致动器 200的宽度可以比致动器300更窄。

图4A和图4B是另一致动器400的细部和局部分解剖视图。图4B的局部分解剖视图表示图4A中所示的位置。致动器400可以用作设置在图1 的头戴式显示器100中的致动器116，并且可以类似于关于图2A、图2B、图3A和图3B所述的致动器200、300。致动器400和致动器200、300之间的差异在本文中强调。

致动器400包括由马达402、导螺杆404、导轨406和扭转组件408形成的移动机构。扭转组件408被配置为基于导螺杆404的旋转以及扭转组件408与导螺杆404之间的螺纹接合而沿导螺杆404和导轨406平移。扭转组件408可被设计成避免非预期的旋转，例如通过使用延伸穿过扭转组件408的导轨406，但致动器400中的其他防旋转特征部也是可能的。

扭转组件408包括板410、支撑件412和扭转弹簧414，该扭转弹簧可抵靠导螺杆404扭转地偏置板410以形成致动器400的锁定释放机构。在该示例中，扭转弹簧414作用抵靠板410和支撑件412两者，使得板410 被配置为当所经受的负荷足以克服弹簧414抵靠板410和支撑件412产生的负荷时，旋转远离并且脱离导螺杆404。这种类型的足够负荷可在动态事件(例如，摇动、推撞、掉落或撞击包括致动器400的头戴式显示器)期间发生。

图4A和图4B的致动器400与图2A、图2B、图3A和图3B的致动器 200、300的不同之处在于使用具有可旋转板410的扭转组件408来代替螺母组件208、308。图4A和图4B的致动器400的使用可支持导螺杆404与导轨406之间的独特位置关系，因为这些部件可竖直地和水平地偏移，同时保持大致平行。此外，板410和导螺杆404之间的物理接合小于在螺母组件208、308和导螺杆204、304之间存在的物理接合，从而降低例如基于摩擦和基于磨损的故障可能性。

相对于图2A、图2B、图3A、图3B、图4A和图4B所述的致动器 200、300、400包括使用导螺杆204、304、404的分体式螺母和扭矩型移动机构。移动机构的附加设计可包括活动铰链螺母组件和可反向驱动导螺杆 (未示出)。例如，活动铰链螺母组件可在顶部边缘和底部边缘联接的情况下沿着中心轴线分离，使得螺母组件的侧面在足够的力下与导螺杆脱离，而顶部边缘和底部边缘保持联接。又如，可控制可反向驱动导螺杆以通过在动态事件期间启用反向驱动来减小在动态事件期间经受的力。此外，移动机构可使用齿条-小齿轮、气动式、液压式、压力致动式和电磁设计(未示出)来实现光学组件内光学部件的定位和重新定位。

使用相对于图2A、图2B、图3A、图3B、图4A和图4B所述的锁定释放机构的结果是，螺母组件208、308和扭转组件408可在足以使螺母组件208、308和扭转组件408从导螺杆204、304、404脱离的动态事件期间变得能沿着导轨206、306、406大体自由滑动。为了避免损坏具有由致动器200、300、400控制的运动的光学部件，可以实施各种阻尼机构以在动态事件期间控制否则自由滑动的光学部件的位置变化。

图5A和图5B是与图2A、图2B、图3A、图3B、图4A和图4B所示的致动器200、300、400类似的致动器500的磁阻尼机构的细部图。致动器500可充当设置在图1的头戴式显示器100中的致动器116。致动器500 包括由马达502、导螺杆504、导轨506和螺母组件508形成的移动机构。螺母组件508被配置为基于导螺杆504的旋转以及螺母组件508与导螺杆 504之间的螺纹接合而沿导螺杆504和导轨506平移。

与参照图2A、图2B、图3A和图3B所述的那些类似的锁定释放机构可导致螺母组件508例如在动态事件期间与导螺杆504脱离。为了使螺母组件508的自由滑动最小化，致动器500可包括电磁阻尼机构，该电磁阻尼机构由设置在螺母组件508内或形成螺母组件508的一部分的电磁部件 516形成，如图5A和图5B中的虚线所示。

参见图5A，电磁阻尼机构可包括设置在导轨506的端部处的电磁部件 518、520，如用于隐藏表示的虚线所示。在该实施方案中，可控制电磁部件518、520以在动态事件期间致动和推斥电磁部件516，从而充当衬垫或缓冲器以减慢或阻止螺母组件508在滑动时撞击导轨506的端部。在其他实施方案中，螺母组件508可包括由易受磁推斥影响的铁素体或其他材料形成的部分，并且螺母组件508可在动态事件期间被电磁部件518、520推斥。

参见图5B，电磁阻尼机构可包括沿导轨506的长度延伸的电磁部件 522，如虚线所示。在该实施方案中，可控制电磁部件522以在动态事件期间致动和吸引电磁部件516，从而用于在动态事件期间由于电磁部件516、 522之间的吸引而减慢螺母组件508的运动。在其他实施方案中，导轨506 可由易受磁吸引影响的铁素体或其他材料形成，并且电磁部件516可在动态事件期间被吸引到导轨506。

其他磁阻尼机构也是可能的。例如，电磁部件516、518、520、522可被设计成在非通电状态下推斥而在通电状态下吸引(或反之亦然)，并且电磁部件516、518、520、522中的一些可由非通电铁素体或其他磁性易感材料替换，而不改变阻尼机构的整体功能。

图6A和图6B是与图2A、图2B、图3A、图3B、图5A和图5B所示的致动器200、300、500类似的致动器600的机械阻尼机构的细部图。致动器600可充当设置在图1的头戴式显示器100中的致动器116。致动器 600包括由马达602、导螺杆604、导轨606和螺母组件608形成的移动机构。螺母组件608被配置为基于导螺杆604的旋转以及螺母组件608与导螺杆604之间的螺纹接合而沿导螺杆604和导轨606平移。

与参照图2A、图2B、图3A和图3B所述的那些类似的锁定释放机构可导致螺母组件608例如在动态事件期间与导螺杆604脱离。为了使螺母组件608的自由滑动最小化，致动器600可包括机械阻尼机构，诸如参考图6A和图6B所述的那些。

参见图6A，机械阻尼机构可包括邻近导螺杆604和导轨606的端部设置的一根或多根线缆626、628(以实线和虚线示出两根)。在该实施方案中，线缆626、628可在动态事件期间卷绕或退绕，用于减慢或抵消螺母组件608的运动，以避免使螺母组件608在滑动时撞击导螺杆604和导轨606 的端部。例如，线缆626、628可在高扭矩条件下接合，或者线缆626、628 可被设计成具有在停止螺母组件608的移动之前发生的预先确定的量的退绕或拉伸。

参见图6B，机械阻尼机构可包括邻近导螺杆604和导轨606的端部设置的一个或多个弹簧630、632(示出两个)。在该实施方案中，弹簧 630、632可在动态事件期间压缩或伸展，用于减慢或抵消螺母组件608的运动，以避免使螺母组件608在滑动时撞击导螺杆604和导轨606的端部。在另一示例中，弹簧630、632可联接到缓冲器或电磁部件，以便组合机械和电磁阻尼装置(未示出)。

图7为流程图，示出了设置在与图1的头戴式显示器100类似的头戴式显示器内的与图2A、图2B、图3A、图3B、图4A、图4B、图5A、图 5B、图6A和图6B的的致动器200、300、400、500、600类似的致动器的操作的过程700。

在710处，过程700包括例如利用头戴式显示器内或与头戴式显示器相关联的传感器诸如位置传感器、加速度计、惯性测量单元或其他传感器来检测动态事件的开始。动态事件可以包括诸如以导致高于脱离阈值的力施加在致动器的部件和光学组件的光学部件上的方式摇动、推撞、掉落、撞击或以其他方式处理头戴式显示器之类的事件。

在720处，过程700包括激活锁定释放机构，诸如参考致动器200、 300、400描述的锁定释放机构。锁定释放机构可基于检测到动态事件的开始而被激活。锁定释放机构可修改相关联致动器内的移动机构的操作。移动机构可包括导螺杆和螺母组件或扭转组件。修改移动机构的操作可包括使螺母组件(例如，螺母组件208、308)或扭转组件(例如，扭转组件 408)从导螺杆(例如，导螺杆204、304、404)脱离。

在以虚线示出以表示其可选性质的730处，过程700包括激活阻尼机构，诸如参考致动器500、600描述的阻尼机构。阻尼机构可基于检测到动态事件的开始而被激活。在另一示例中，可以基于检测到的超过预先确定的阈值速度或距离的移动机构的运动指示动态事件正在进行来激活阻尼机构。阻尼机构可包括易受吸引或推斥影响的电磁部件、或机械部件诸如弹簧和线缆。

在740处，过程700包括例如利用头戴式显示器内或与头戴式显示器相关联的传感器诸如位置传感器、加速度计、惯性测量单元或其他传感器来检测动态事件的结束。还可基于移动机构内在动态事件期间先前处于运动中的部件的被阻止运动来检测动态事件的结束。

在以虚线示出以表示其可选性质的750处，过程700包括将光学组件内光学部件的位置调节至动态事件前位置。移动机构可用于将例如致动器内的螺母组件或扭转组件从其当前的动态事件后位置移动到动态事件前位置。在该示例中，光学部件的移动与移动机构的移动相关联。重新定位支持整体头戴式显示器的改善的功能，因为用户将不需要在动态事件之后重新调节光学组件内的光学部件。

图8示出了可用于实现头戴式显示器100的部分的控制器800的硬件配置的示例。在所例示的示例中，控制器800包括处理器802、存储器设备 804、存储设备806、一个或多个输入设备808和一个或多个输出设备 810。这些部件可通过硬件诸如允许部件之间的通信的总线812互连。

处理器802可以是常规设备诸如中央处理单元，并且可操作以执行计算机程序指令并且执行由计算机程序指令描述的操作。存储器设备804可以是易失性、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806可以是非易失性信息存储设备，诸如硬盘驱动器或固态驱动器。输入设备808可包括传感器和/或任何类型的人机接口诸如按钮、开关、键盘、鼠标、触摸屏输入设备、手势输入设备或音频输入设备。输出设备810 可包括任何类型的可操作以向用户提供关于操作状态的指示的设备，诸如显示屏、光控制面板或音频输出。

一般来讲，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。

如上所述，本实用新型技术的一个方面是采集和使用能够从各种来源诸如从传感器112或用户配置文件获得的数据，以改进向用户递送与头戴式显示器100相关联的内容。本实用新型预期，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。

本实用新型认识到在本实用新型技术中使用此类个人信息数据可用于使用户受益。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。此外，本实用新型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。

本实用新型设想负责采集、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。用户可以方便地访问此类策略，并应随着数据的采集和/或使用变化而更新。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，本实用新型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。即本实用新型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，就基于用户配置文件的内容递送而言，本实用新型的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。除了提供“选择加入”和“选择退出”选项外，本实用新型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，本实用新型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，虽然本实用新型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，但本实用新型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，本实用新型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、对设备可用的其他非个人信息、或可公开获得的信息)推断偏好来向用户显示内容。

Claims (20)

1.一种头戴式显示器，其特征在于，包括：

光学组件；和

致动器，包括：

移动机构，所述移动机构被配置为调节所述光学组件内光学部件的位置；

锁定释放机构，所述锁定释放机构被配置为在检测到动态事件时修改所述移动机构的操作；以及

阻尼机构，所述阻尼机构被配置为在所述动态事件期间控制所述光学部件的位置变化。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述移动机构被配置为基于检测到所述动态事件的结束而将所述光学组件内所述光学部件的所述位置调节到动态事件前位置。

3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述移动机构包括导螺杆和螺母组件，所述螺母组件被配置为基于所述导螺杆的旋转而沿所述导螺杆平移。

4.根据权利要求3所述的头戴式显示器，其特征在于，所述螺母组件包括可分离的第一部分和第二部分，其中所述锁定释放机构包括弹簧，所述弹簧抵靠所述导螺杆线性地偏置所述螺母组件的所述第一部分和所述第二部分中的一者，并且其中所述移动机构的修改后的操作包括所述螺母组件的所述第一部分和所述第二部分中的一者与所述导螺杆脱离。

5.根据权利要求3所述的头戴式显示器，其特征在于，所述阻尼机构包括电磁部件，所述电磁部件被配置为在所述动态事件期间在所述螺母组件和所述导螺杆之间产生吸引。

6.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述移动机构包括导螺杆和板，其中所述板被配置为基于所述导螺杆的旋转而沿所述导螺杆平移。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其特征在于，所述锁定释放机构包括弹簧，所述弹簧抵靠所述导螺杆扭转地偏置所述板，并且其中所述移动机构的修改后的操作包括所述板与所述导螺杆脱离。

8.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其特征在于，所述阻尼机构包括电磁部件，所述电磁部件被配置为在所述动态事件期间在所述板和所述导螺杆之间产生吸引。

9.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述阻尼机构包括电磁部件，所述电磁部件被配置为在所述动态事件期间从所述致动器的端部部分推斥所述移动机构。

10.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述阻尼机构包括弹簧或线缆，所述弹簧或线缆被配置为在所述动态事件期间限制所述移动机构的运动。

11.一种头戴式显示器，其特征在于，包括：

传感器，所述传感器被配置为检测动态事件的开始；

锁定释放机构，所述锁定释放机构被配置为根据检测到所述动态事件的所述开始而修改移动机构的操作，其中所述移动机构被配置为调节所述头戴式显示器的光学组件内光学部件的位置；

其中所述头戴式显示器中的所述传感器被配置为检测所述动态事件的结束；以及

其中所述移动机构被配置为根据检测到所述动态事件的所述结束，将所述光学组件内所述光学部件的所述位置调节到动态事件前位置。

12.根据权利要求11所述的头戴式显示器，其特征在于，包括：

阻尼机构，所述阻尼机构被配置为根据检测到所述动态事件的所述开始而控制所述动态事件期间所述移动机构的位置变化。

13.根据权利要求12所述的头戴式显示器，其特征在于，所述阻尼机构包括电磁部件，所述电磁部件被配置为在所述动态事件期间推斥所述移动机构内的部件。

14.根据权利要求12所述的头戴式显示器，其特征在于，所述阻尼机构包括电磁部件，所述电磁部件被配置为在所述动态事件期间导致所述移动机构内的部件之间的吸引。

15.根据权利要求12所述的头戴式显示器，其特征在于，所述阻尼机构包括弹簧或线缆，所述弹簧或线缆被配置为在所述动态事件期间限制所述移动机构的运动。

16.根据权利要求11所述的头戴式显示器，其特征在于，所述移动机构包括导螺杆和螺母组件，其中所述螺母组件被配置为基于所述导螺杆的旋转而沿所述导螺杆平移，其中所述螺母组件包括可分离的第一部分和第二部分，其中所述锁定释放机构包括弹簧，所述弹簧抵靠所述导螺杆线性地偏置所述螺母组件的所述第一部分和所述第二部分中的一者，并且其中所述移动机构的修改后的操作包括所述螺母组件的所述第一部分和所述第二部分中的一者从所述导螺杆脱离。

17.根据权利要求11所述的头戴式显示器，其特征在于，所述移动机构包括导螺杆和板，其中所述板被配置为基于所述导螺杆的旋转而沿所述导螺杆平移，其中所述锁定释放机构包括弹簧，所述弹簧抵靠所述导螺杆扭转地偏置所述板，并且其中所述移动机构的修改后的操作包括所述板与所述导螺杆脱离。

18.一种致动器，其特征在于，包括：

移动机构，所述移动机构被配置为调节头戴式显示器的光学组件内光学部件的位置，所述移动机构包括：

导螺杆；和

螺纹部件，其中所述螺纹部件被配置为基于所述导螺杆的旋转而沿所述导螺杆平移；

锁定释放机构，所述锁定释放机构被配置为在检测到动态事件时修改所述移动机构的操作，所述锁定释放机构包括：

弹簧，所述弹簧被配置为抵靠所述导螺杆偏置所述螺纹部件，

其中所述移动机构的修改后的操作包括所述螺纹部件与所述导螺杆脱离；以及

阻尼机构，所述阻尼机构被配置为在所述动态事件期间控制所述移动机构的位置变化。

19.根据权利要求18所述的致动器，其特征在于，所述阻尼机构包括电磁部件，所述电磁部件被配置为在所述动态事件期间在所述螺纹部件和所述导螺杆之间产生吸引。

20.根据权利要求18所述的致动器，其特征在于，所述阻尼机构包括电磁部件，所述电磁部件被配置为在所述动态事件期间从所述致动器的端部部分推斥所述移动机构。

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