CN213182198U - 面部接合部和头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及面部接合部和头戴式显示器。本文提供了一种用于头戴式显示器的面部接合部，该头戴式显示器佩戴在用户的头部上，该面部接合部包括上部部分和下部部分。该上部部分接合该用户的眼睛上方的上部面部区域。该下部部分接合该用户的该眼睛下方的下部面部区域。该下部部分具有下部剪切顺应性，该下部剪切顺应性大于该上部部分的上部剪切顺应性。

Description

面部接合部和头戴式显示器

技术领域

本实用新型涉及头戴式显示单元和用于头戴式显示单元的面部接合部 (facialinterface)。

背景技术

头戴式显示器佩戴在用户的头部上并且与用户的面部接合。然而，通过接合面部，头戴式显示器可限制面部移动，并且通过此类面部移动可另外地被移动。

实用新型内容

本文公开了头戴式显示器和面部接合部的具体实施。在一个具体实施中，一种佩戴在用户的头部上的头戴式显示器，所述头戴式显示器包括显示器组件和面部接合部。所述显示器组件包括显示器。所述面部接合部联接到所述显示器组件以用于将所述显示器组件支撑在所述用户的面部上。所述面部接合部包括第一面部支撑件和第二面部支撑件，所述第一面部支撑件接合所述用户的眼睛上方的上部面部区域，所述第二面部支撑件接合所述用户的所述眼睛下方的下部面部区域。在参考位置中，所述头戴式显示器佩戴在所述用户的所述头部上并且所述用户直立并且向前看，第一垂直刚度大于第二垂直刚度，所述第一垂直刚度由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在垂直方向上提供，所述第二垂直刚度由所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述垂直方向上提供。

所述头戴式显示器还可包括头部接合部，所述头部接合部联接到所述显示器组件并且接合所述用户的所述头部以支撑所述显示器组件，在所述参考位置中，所述头部接合部可能处于张力下并且压缩所述显示器组件和所述用户的所述面部之间的所述面部接合部。所述头戴式显示器还可包括光密封件，所述光密封件适形于所述用户的所述面部和/或在所述第二面部支撑件下方延伸以阻止环境光到达所述用户的所述眼睛，所述光密封件在所述第二面部支撑件下方延伸。在所述参考位置中，第一前后位移范围可大于第二前后位移范围，所述第一前后位移范围由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在前后方向上提供，所述第二前后位移范围由在所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述前后方向上提供；第一前后刚度可大于第二前后刚度，所述第一前后刚度由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在所述前后方向上提供，所述第二前后刚度由在所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述前后方向上提供；并且/或者第一垂直位移范围小于第二垂直位移范围，所述第一垂直位移范围由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在所述垂直方向上提供，所述第二垂直位移范围由在所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述垂直方向上提供。在所述参考位置中，第一前后力可大于第二前后力，所述第一前后力在所述前后方向上施加在所述面部接合部和所述上部面部区域之间，所述第二前后力在所述前后方向上施加在所述面部接合部和所述下部面部区域之间；第一垂直力可大于第二垂直力，所述第一垂直力在所述垂直方向上施加在所述面部接合部和所述上部面部区域之间，所述第二垂直力在所述垂直方向上施加在所述面部接合部和所述下部面部区域之间；并且/或者所述第一垂直力与所述第一前后力的第一比率可大于所述第二垂直力与所述第二前后力的第二比率。

在一个具体实施中，一种用于头戴式显示器的面部接合部，所述头戴式显示器佩戴在用户的头部上，所述面部接合部包括上部部分和下部部分。所述上部部分接合所述用户的眼睛上方的上部面部区域。所述下部部分接合所述用户的所述眼睛下方的下部面部区域。所述下部部分具有下部剪切顺应性，所述下部剪切顺应性大于所述上部部分的上部剪切顺应性。

所述面部接合部还可包括光密封件，所述光密封件在所述下部部分下方接合面部。所述下部部分可包括下部面部支撑件，所述下部面部支撑件具有提供所述下部剪切顺应性的枢转机构，所述枢转机构可包括以下中的一者：细长辊、球形辊或多轴万向支架以及在法向方向上提供法向顺应性的弹簧。通过具有更小的刚度或更大的位移范围中的至少一者，所述下部剪切顺应性可大于所述上部剪切顺应性。所述下部部分可具有在所述法向方向上的下部法向顺应性，所述下部法向顺应性大于所述上部部分在所述法向方向上的上部法向顺应性。通过具有在所述法向方向上的更小的刚度或更大的位移范围中的至少一者，所述下部法向顺应性可大于所述上部法向顺应性。

在一个具体实施中，一种头戴式显示器，所述头戴式显示器被配置为佩戴在用户的头部上，并且包括显示器组件和面部接合部，所述显示器组件具有显示器，所述面部接合部联接到所述显示器组件以用于将所述显示器组件支撑在所述用户的面部上。所述面部接合部包括第一面部支撑件、第二面部支撑件和第三面部支撑件，所述第一面部支撑件用第一刚度接合用户的眼睛上方的上部面部区域，所述第二面部支撑件用第二刚度接合所述用户的所述眼睛下方的下部面部区域，所述第三面部支撑件用第三刚度接合所述用户的鼻部。在剪切方向上，所述第二刚度小于所述第一刚度。

在一个具体实施中，一种佩戴在用户的头部上的头戴式显示器，所述头戴式显示器包括显示器组件和面部接合部。所述显示器组件包括电子显示器。所述面部接合部联接到所述显示器组件并且包括枢转机构，所述枢转机构接合所述用户的眼睛下方的下部面部区域，所述枢转机构相对于所述显示器组件枢转以在所述显示器组件和所述下部面部区域之间提供垂直顺应性。

所述枢转机构可包括在所述显示器组件和所述下部面部区域之间提供法向顺应性的弹簧。所述头戴式显示器还可包括顺应性密封件，所述顺应性密封件联接到所述显示器组件并且在所述枢转机构下方接合所述用户。

附图说明

在附图中，划线-划线通常表示头戴式显示单元的隐藏部件，点-划线通常表示人的特征部或区域，并且点-点线通常表示头戴式显示单元的部件的部分之间的划分。

图1A为用户的头部上的头戴式显示单元的前视图。

图1B为头部上的头戴式显示单元的侧视图。

图2A为与头部的面部接合区域交接的图1A的头戴式显示单元的面部接合部的前视图。

图2B为图2A的面部接合部和与头部的面部接合区域交接的头部接合部的侧视图。

图3A为头部和由面部接合部施加到面部接合区域的力的前视图。

图3B为头部和由面部接合部施加到面部接合区域的力的侧视图。

图4A为图2A的面部接合部的前视图。

图4B为沿图4A中的线4B-4B截取的面部接合部的剖视图。

图5A为用于图4A的面部接合部的面部支撑件的一个实施方案的顶视图。

图5B为图5A的面部支撑件的侧视图。

图6A为用于图4A的面部接合部的面部支撑件的另一个实施方案的顶视图。

图6B为图6A的面部支撑件的侧视图。

图7A为用于图4A的面部接合部的面部支撑件的另一个实施方案的顶视图。

图7B为图7A的面部支撑件的侧视图。

图8A为用于图4A的面部接合部的面部支撑件的另一个实施方案的后视图。

图8B为图8A的面部支撑件的顶视图。

图8C为图8A的面部支撑件的侧视图。

图9为具有位置调节机构的面部接合部的局部侧视图。

图10为具有选择性刚度的支撑机构的局部顶视图。

图11为控制系统的示意图。

图12为控制系统的控制器的示例性硬件配置的示意图。

具体实施方式

本申请要求2019年8月9日提交的美国临时申请号62/884,896的优先权和权益，该申请的全部公开内容以引用方式并入本文。

本文公开了头戴式显示单元和用于该头戴式显示单元的面部接合部的实施方案，这些面部接合部被构造成向用户的面部舒适地分布荷载并且即使面部形状发生了改变也相对于用户的眼睛适当地定位头戴式显示器。例如，本文所公开的面部接合部被构造成接合眼睛上方和下方的面部区域 (例如，前额和脸颊)以在其上支撑头戴式显示单元并适应其移动，同时限制对面部移动(例如，微笑或其他面部表情)的不舒适约束，并且限制可能由此类面部移动引起的头戴式显示单元的移动。在一些实施方案中，本文所述的面部接合部可向眼睛上方的面部区域提供比下方的面部区域 (例如，在法向和/或剪切方向上)更大的荷载，并且在眼睛上方的部分中具有比下方的部分中(例如，在法向和/或剪切方向上)更小的顺应性。

参见图1A至图1B所示，头戴式显示单元100通常包括显示器组件 110、头部接合部120和面部接合部130。头戴式显示单元100可例如向用户显示计算机生成的现实环境的内容(如下文进一步详细讨论的)。

显示器组件110包括外壳112、一个或多个电子显示器114，并且还可包括其他电子器件116。外壳112是显示器组件110的主要结构，该外壳例如形成电子显示器114和其他电子器件116联接的机架。电子显示器114 为任何合适的类型(例如，液晶显示器(“LCD”)、发光二极管 (“LED”)、微型LED、有机发光二极管(OLED)、合适的投影仪和反射器)。其他电子器件116可包括与电子显示器114结合工作以向用户提供内容的一个或多个传感器(例如，眼睛传感器，诸如眼睛相机和位置传感器)、功率电子器件和控制器或其他处理设备。

头部接合部120固定地或可移除地联接到显示器组件110并且接合用户的头部20，以将显示器组件110(包括电子显示器114)支撑在相对于用户的眼睛的合适位置中，以用于向用户显示图形内容。头部接合部120可例如被构造成为能够调节的带(例如，弹性调节、弹簧调节和/或机械调节)，该能够调节的带围绕用户的头部20在显示器组件110的左侧和右侧之间延伸。替代地或另外地，头部接合部120可在用户的头部20的顶部上方延伸。

面部接合部130固定地或可移除地联接到显示器组件110并且接合用户的面部10，以将显示器组件110支撑在相对于用户的眼睛的合适位置中，以用于利用电子显示器114向用户显示图形内容和/或用于利用眼睛传感器(例如，电子器件116的相机或其他传感器)感测眼睛。面部10一般被认为是用户的头部20的前方部分。例如，面部接合部130可被构造成将电子显示器114定位在相对于用户的眼睛的预定义区域中，诸如更小或更大的一立方厘米的体积。面部接合部130还可包括或以其他方式用作光密封件，该光密封件阻止环境光到达用户的眼睛。面部接合部130和不同特征和/或实施方案的更多细节在下文进一步详细讨论。

另外参见图2A至图2B，示出了没有显示器组件110的面部接合部 130。面部接合部130包括上部部分240、侧面部分250和下部部分260，这些部分通常对应于并接合用户的各个面部区域。上部部分240接合用户的面部10的上部面部区域40，该上部面部区域位于用户的眼睛上方，诸如前额或眉毛。侧面部分250接合用户的面部10的侧面面部区域50，该侧面面部区域位于用户的眼睛侧面，诸如沿着用户的太阳穴。下部部分260接合用户的面部10的下部面部区域60，该下部面部区域位于用户的眼睛下方，诸如脸颊。上部部分240、侧面部分250和下部部分260可协作地围绕用户的眼睛以阻止环境光到达用户的眼睛。在一些具体实施中，面部接合部130还可包括中央部分270(例如，鼻部部分)。中央部分270接合用户的面部10的中央面部区域70，诸如用户的鼻部，其可被称为鼻部区域。

参见图3A至图3B，在参考位置中，面部接合部130将荷载从显示器组件110分布到面部10的各个区域。参考位置被定义为用户的头部大致直立且面向前方，其中头戴式显示单元100被佩戴在其上以用于向用户显示内容。在参考位置中，头戴式显示单元100和面部接合部130可被认为是直立取向的。静态荷载来自于头戴式显示单元100的重量(例如，显示器组件110和面部接合部130的重量)以及将显示器组件110和面部接合部 130朝向用户的面部10拉动的头部接合部120的张力。分布到面部10的各个区域的静态荷载可表示为法向分量(即，大致垂直于面部10的区域的表面或结构)和一个或多个剪切分量(即，大致平行于面部10的区域的表面或结构)，诸如垂直和水平剪切分量。应当指出的是，上部面部区域40(例如，前额和/或眉毛)和下部面部区域60(例如，脸颊)是大致垂直且面向前的(即，在前后方向上)，使得相对于上部面部区域40和下部面部区域60的法向方向和垂直剪切方向也可分别被称为前后方向和垂直方向。中央面部区域70(例如，鼻部或鼻梁)相对于上部面部区域40和/或下部面部区域60大致向后倾斜，使得相对于中央面部区域70的法向方向和剪切方向分别相对于上部面部区域40和下部面部区域60中的那些方向和/或分别相对于前后方向和垂直方向向下和向前成角度。法向方向和剪切方向还可相对于面部接合部130来考虑，例如，相对于接合面部10的上部部分 240、下部部分260和中央部分270或它们的结构或机构的表面来限定。

在上部面部区域40处，静态荷载包括上部法向力42(即，在法向方向上施加的、水平的并且主要为前后的力)、上部垂直剪切力44(即，在垂直剪切方向上施加的、大致垂直的力)和上部水平剪切力46(即，在水平剪切方向上施加的、水平的并且主要为从左到右的力)的力分量。对于侧面面部区域50中的每个侧面面部区域，静态荷载包括侧面法向力52 (即，在法向方向上施加的、大致水平的并且在很大程度上为从左到右的力)、侧面垂直剪切力54(即，在垂直剪切方向上施加的、大致垂直的力)和侧面水平剪切力56(即，在水平剪切方向上施加的、水平的并且在很大程度上为前后的力)的力分量。对于下部面部区域60，静态荷载包括下部法向力62(即，在法向方向上施加的、大致水平的并且主要为前后的力)、下部垂直剪切力64(即，在垂直剪切方向上施加的、大致垂直的力)和下部水平剪切力66(即，在水平剪切方向上施加的、水平的并且主要为从左到右的力)的力分量。对于中央面部区域70，静态荷载包括中央法向力72(即，在法向方向上施加的、在面部10的中央面部区域70的前面、主要向后且部分向下的力)和中央垂直剪切力74(即，在垂直剪切方向上施加的力、主要向下且部分向前的力)的力分量。由于中央面部区域 70中鼻梁的形状，水平剪切力通常可忽略不计，而另外的法向力(未示出)可主要在横向方向(例如，从左到右)上抵靠鼻部施加。

静态荷载的力分量以合并方式示出为点荷载，但应当理解，此类力分布在用户的面部的表面上，并且可根据用户的面部区域的轮廓在略微其他方向上产生。在一个示例中，例如，当面部接合部的下部部分260的左区段和右区段向下部面部区域60的左子区域和右子区域施加力时，可在左侧和右侧之间划分(即，下部面部区域60的)较低的力分量。此外，由于上部面部区域40和下部面部区域60为大致垂直且面向前的，因此法向力 42、62可如上所述大致在前后方向上产生并且被称为前后力，并且垂直剪切力44、64可如上所述大致在垂直方向上产生并且被称为垂直力(例如，上部前后力42、下部前后力62、上部垂直剪切力44和下部垂直剪切力 64)。由于中央面部区域70的鼻部形状相对于上部面部区域40和下部面部区域60向后倾斜，因此如上所述的中央法向力72主要向后且部分向下产生并且被称为主要向后力，并且中央垂直剪切力74主要向下且部分向前产生并且可被称为主要垂直力。另外，为了区分各种上部力和下部力，取而代之可用数字方式(例如，第一、第二等)来标识此类力。

上部部分240和下部部分260以及中央部分270(如果提供了的话)，被协同构造成通过考虑和/或利用用户的面部10的上部面部区域40和下部面部区域60的不同生理组成，为用户提供舒适感并且/或者提供显示器组件 110相对于用户的眼睛的可靠定位。更具体地讲，上部面部区域40包括前额和/或眉毛的骨结构，该骨结构上具有相对较少的软组织，诸如肌肉和/或脂肪组织。因此，上部面部区域40可形成相对较大且稳定的参考点(例如，基准点)，面部接合部130接合该参考点以相对于用户的眼睛定位显示器组件110。相比之下，下部面部区域60包括更多的软组织，诸如骨结构上的肌肉组织(例如，颧肌和上唇提肌)和脂肪组织。因此，与上部面部区域40相比，下部面部区域60支撑显著的荷载对于用户而言可能不太舒适，并且/或者更易于改变面部10的形状(例如，当微笑或做其他面部表情时)，这种面部形状的改变可能导致头戴式显示单元100的移动。

中央面部区域70包括其上具有相对较少软组织的鼻梁的骨结构。由于中央面部区域70相对于上部面部区域40的尺寸较小，因此与上部面部区域40相比，中央面部区域70支撑显著的荷载对于用户而言可能不太舒适，而面部10的形状与下部面部区域60相比不那么容易改变(例如，当微笑或做其他面部表情时)，这种面部形状的改变可能导致头戴式显示单元100的移动。因此，中央面部区域70可形成相对较小(与上部面部区域 40相比)且稳定的参考点(例如，基准点)，面部接合部130可接合该参考点以相对于用户的眼睛进一步定位显示器组件110。

上部部分240和下部部分260以及中央部分270可以各种方式被协同构造，包括根据法向荷载(即，在垂直方向上)的分布、法向顺应性 (即，在垂直方向上)、剪切荷载(即，在一个或多个剪切方向上)的分布和剪切顺应性(即，在垂直剪切方向上)来构造。

关于法向荷载，面部接合部130的上部部分240和下部部分260连同头部接合部120可被构造成用于使用户的面部10的上部面部区域40比面部10的下部面部区域60承受显著更多的法向荷载。通过将更大的法向力分布到具有较少软组织并且不易受面部移动影响的上部面部区域40，以及将更小的法向力分布到具有更多软组织并且更易受面部运动影响的下部面部区域60，用户可体验到更大的舒适感并且显示器组件110可被更可靠地定位。

由面部接合部130的上部部分240施加到上部面部区域40的上部法向力42(其可主要由头部接合部120的张力引起)可显著大于由面部接合部 130的下部部分260施加到下部面部区域60的法向力62(例如，大两倍、三倍、四倍或更多倍)。例如，面部接合部130的上部部分可接合上部面部区域40以形成枢转点，围绕该枢转点，头部接合部120的张力和显示器组件110的重量生成力矩。下部法向力62抵消如此生成的力矩。

关于法向顺应性，例如，通过具有较大刚度和/或较小位移范围，面部接合部130的上部部分240在法向方向上的顺应性(其可被称为上部法向顺应性)小于下部部分260在法向方向上的顺应性(其可被称为下部法向顺应性)。位移范围是上部部分240或下部部分260从松弛状态压缩到完全压缩状态的距离。在上部部分240具有较小顺应性的情况下，上部部分 240(或显示器组件110的上部部分)和上部面部区域40之间可发生相对较小的移动，由此上部面部区域40用作可靠的基准点，显示器组件110相对于该基准点一致地定位。在下部部分260具有较高顺应性的情况下，下部部分260可适应下部面部区域60(例如，脸颊)的移动，这些移动通常比上部面部区域40的那些移动更明显，该下部面部区域和该上部面部区域两者均通过限制对下部面部区域60的移动的约束来提供舒适感，并且通过适形于此类面部移动来提供显示器组件110的可靠定位。

例如，上部部分240可具有在法向方向上的刚度(例如，可压缩性)，其可被称为上部法向刚度，该上部法向刚度大于下部部分260在法向方向上的刚度(例如，更硬两倍、三倍、四倍或更多倍)，其可被称为下部法向刚度。因此，下部部分260可被认为具有比上部部分240更小的刚度。替代地或另外地，上部部分240可具有在法向方向上的位移范围 (例如，轴向位移)，其可被称为上部法向位移范围，该上部法向位移范围与下部部分260的位移范围(其可被称为下部法向位移范围)相比相对较小(例如，具有下部部分260的位移范围的75％、50％或25％或更小的位移范围)。因此，下部部分260可被认为具有比上部部分240更大的位移范围。由于上部面部区域40和下部面部区域60是大致垂直且面向前的，因此上部部分240和下部部分260或它们的结构和机构(下文所述) 的法向顺应性可被称为前后顺应性(例如，上部前后顺应性、上部前后刚度、上部前后位移范围、下部前后顺应性、下部前后刚度、下部前后位移范围)。另外，为了区分各种上部顺应性和下部顺应性，取而代之可用数字方式(例如，第一、第二等)来标识此类顺应性。

面部接合部130的中央部分270在法向方向上的顺应性(其可被称为中央法向顺应性)可不同于(例如，大于或小于)上部法向顺应性和(例如，小于)下部法向顺应性中的每一者。在中央部分270具有比下部部分 260更小的顺应性的情况下，在中央部分(或显示器组件110的中央部分，诸如电子显示器114)和中央面部区域70(例如，鼻部或鼻梁)之间可发生相对较小的移动，由此中央面部区域70用作可靠的基准点，显示器组件 110可相对于该基准点一致地定位。结合也具有比下部部分260更小的顺应性的上部部分240，上部面部区域40和中央面部区域70两者均可用作可靠的基准点，显示器组件110可相对于该基准点一致地定位并一致地取向 (例如，电子显示器114的俯仰角和用户的眼睛的光轴)。例如，中央法向顺应性可小于上部法向顺应性和下部法向顺应性两者(例如，更大的刚度和/或更小的位移范围)，或者大于上部法向顺应性(例如，更小的刚度和/或更大的位移范围)并且小于下部法向顺应性(例如，更大的刚度和/或更小的位移范围)。

例如，中央部分270可具有在法向方向上的刚度(例如，可压缩性)，其可被称为中央法向刚度，该中央法向刚度大于下部法向刚度(例如，更硬两倍、三倍、四倍或更多倍)。因此，下部部分260可被认为具有比中央部分270更小的刚度。相反或除此之外，中央部分270可具有在法向方向上的位移范围(例如，轴向位移)，其可被称为中央法向位移范围，该中央法向位移范围与下部法向位移范围相比相对较小(例如，具有下部部分260的位移范围的75％、50％或25％或更小的位移范围)。因此，下部部分260可被认为具有比中央部分270更大的位移范围。

关于剪切荷载，面部接合部130的上部部分240和下部部分260可被构造成用于使用户的面部10的上部面部区域40承受比面部10的下部面部区域60显著更多的垂直剪切荷载。剪切荷载来自于显示器组件110的重量。下部面部区域60的相对较低的垂直剪切荷载可对下部面部区域60的移动(例如，当微笑或做其他面部表情时)提供低约束，这继而可为用户提供舒适感。

相对剪切荷载可以不同的方式来量化，诸如以绝对项(例如，磅或牛顿)或以相对项(例如，相对于重量、彼此和/或相对于法向荷载的比率) 来量化。就头戴式显示单元100的重量的相对项而言，上部垂直剪切力44 可以是显示器组件110和面部接合部130的重量的大部分(例如，50％、 60％或更多)或其相当大部分(例如，70％、80％、90％或更多)，而下部垂直剪切力64提供其余部分的重量并且/或者可忽略不计(例如，接近零)。就相对于彼此的项而言，由面部接合部的上部部分240施加到上部面部区域40的上部垂直剪切力44显著大于由面部接合部的下部部分260 施加到下部面部区域的下部垂直剪切力64，例如大三倍、四倍、五倍、六倍、七倍、八倍或更多倍。就法向力的相对项而言，上部垂直剪切力44与上部法向力42的比率(其可被称为上部垂直剪切力/法向力比率)大于下部垂直剪切力64与下部法向力62的比率(其可被称为下部垂直剪切力/法向力比率)。上部垂直剪切力/法向力比率可例如比下部垂直剪切-法向力比率大两倍、三倍、四倍或更多倍。换句话讲，就法向力的相对项而言，下部法向力62与上部法向力42的比率(其可被称为法向垂直力比率)大于下部垂直剪切力64与上部垂直剪切力44的比率(其可被称为剪切垂直力比率)。法向垂直力比率可例如比剪切垂直力比率大两倍、三倍、四倍或更多倍。所述比率可量化或换句话讲说明下部部分260对下部面部区域60的垂直运动的抗性小于上部部分240对上部面部区域40的垂直运动的抗性。

关于剪切顺应性，上部部分240在垂直剪切方向上的剪切顺应性(其可被称为上部垂直剪切顺应性)小于面部接合部130的下部部分260在垂直剪切方向上的剪切顺应性(其可被称为下部垂直剪切顺应性)。例如，上部部分240在剪切方向上可具有比下部部分260更大的刚度(例如，更硬两倍、三倍、四倍或更多倍)。因此，由显示器组件110和上部面部区域40之间的上部部分240在垂直方向上提供的剪切刚度(其可被称为上部垂直剪切刚度)大于由显示器组件110和下部面部区域之间的下部部分260 在垂直方向上提供的剪切刚度(其可被称为下部垂直剪切刚度)。相反或另外地，上部部分240可具有在垂直剪切方向上的位移范围，其可被称为上部剪切位移范围，该上部剪切位移范围小于下部部分260在垂直剪切方向上的位移范围，其可被称为下部剪切位移范围(例如，具有75％、 50％、25％或更小的位移范围)。

下部部分260的相对较高的垂直剪切顺应性可对下部面部区域60的移动(例如，当微笑或做其他面部表情时)提供低约束，这继而可为用户提供舒适感，并且可适形于下部面部区域60的移动以限制显示器组件110相对于用户眼睛的移动。由于上部面部区域40和下部面部区域60是大致垂直且面向前的，因此上部部分240和下部部分260或它们的结构和机构 (下文所述)的剪切顺应性通常发生在垂直方向上，并且可被称为垂直顺应性(例如，上部垂直顺应性、上部垂直刚度、上部垂直位移范围、下部垂直顺应性、下部垂直刚度、下部垂直位移范围)。另外，为了区分各种上部顺应性和下部顺应性，取而代之可用数字方式(例如，第一、第二等)来标识此类顺应性。

上部垂直剪切顺应性也可小于面部接合部130的中央部分270在垂直剪切方向上的剪切顺应性，其可被称为中央垂直剪切顺应性。例如，上部部分240在剪切方向上可具有比中央部分270更大的刚度(例如，更硬两倍、三倍、四倍或更多倍)。因此，上部部分垂直剪切刚度可大于由显示器组件110和中央面部区域(例如，鼻部或鼻梁)之间的中央部分270在垂直方向上提供的剪切刚度，其可被称为中央垂直剪切刚度。相反或另外地，上部剪切位移范围可小于中央部分270在垂直剪切方向上的位移范围，其可被称为中央剪切位移范围(例如，具有75％、50％、25％或更小的位移范围)。

中央面部部分270与上部面部区域40上的上部部分240相比相对较高的垂直剪切顺应性可在中央面部区域70上提供相对较低的垂直荷载，这可能原本由于中央面部区域70(例如，鼻梁)与上部面部区域40(例如，前额)相比相对较小的面积而导致用户体验到在中央面部区域70中的高压。

虽然相对于面部接合部130的上部部分240和下部部分260的垂直剪切特性进行了讨论，但下部部分260的剪切特性可在不同的剪切方向上变化。例如，下部部分260可被构造成具有在水平方向上相对较高的剪切荷载和/或较低的剪切顺应性(例如，以在用户移动他们的头部20时提供显示器组件110的横向稳定性)。在另一个示例中，下部部分260可被构造成具有在相对于面部区域(例如，颧肌和/或上唇提肌)的方向上相对较低的剪切荷载和/或较高的剪切顺应性，诸如具有沿结构或肌肉的高剪切顺应性，并且具有与该结构或肌肉垂直的低剪切顺应性，或反之亦然。因此，上部部分240和下部部分260在任何剪切方向上的顺应性(例如，刚度和/ 或位移范围)可分别被称为下部剪切顺应性和上部剪切顺应性。

参见图4A至图4B，面部接合部130的上部部分240和下部部分260 以及中央部分270可包括各种材料、机构和/或结构以实现上述构型的力分布和顺应性。面部接合部130的上部部分240包括一个或多个上部面部支撑件442，该上部面部支撑件由(下文所述)弹性荷载分散器780和/或一个或多个顺应性材料层形成，该一个或多个顺应性材料层接合上部面部区域40并适形于该上部面部区域并且提供上文所述的相对荷载和刚度特性。弹性荷载分散器780的弹簧可在法向方向上具有比在剪切方向上更高的顺应性(例如，更低的刚度)。上部面部支撑件442的顺应性材料可包括泡沫层、弹性体(例如，硅树脂)层和/或机织织物层，这些层通过在上部面部区域40的法向方向上压缩和/或通过沿该上部面部区域的轮廓挠曲而适形于该上部面部区域的形状。在其他示例中，该一个或多个上部面部支撑件 442可被构造成为下文所述的其他类型的支撑机构580、680、880中的一种。上部面部支撑件442可联接到面部接合部130的机架432(例如，框架或板)，该机架继而联接或以其他方式连接到显示器组件110，或者可直接联接到显示器组件110的外壳112。上部部分240的上部面部支撑件442可被设置为连续地接合上部面部区域40(如图所示)的单个组件，或可被分成不同的区段或换句话讲在不同的区域(例如，右眉毛和左眉毛或眉毛上方的区域)中接合上部面部区域40。

面部接合部130的下部部分260包括接合下部面部区域60的一个或多个下部面部支撑件462(示意性地示出)。例如，如图所示，下部部分260 包括面部支撑件462中的两个面部支撑件(例如，下部面部支撑件462中的左面部支撑件和右面部支撑件，该左面部支撑件和该右面部支撑件分别接合用户的面部10的左脸颊区域和右脸颊区域)。下部部分260可包括另外的面部支撑件462，例如，具有下部面部支撑件462中的两个或更多个面部支撑件(例如，具有下部面部支撑件462中的四个或更多个)，该两个或更多个下部面部支撑件接合用户的面部10的左脸颊和右脸颊中的每一者。面部支撑件462可联接到面部接合部130的机架432，或者可单独地或协作地直接联接到显示器组件110。下文更详细地讨论了面部支撑件462的不同实施方案。

面部接合部130的中央部分270包括接合中央面部区域70的一个或多个中央面部支撑件472(示意性地示出)。中央面部支撑件472可如上文针对上部面部支撑件所述(例如，被构造成为弹性荷载分散器780和/或顺应性材料和/或下文所述的支撑机构580、680、880中的一个支撑机构)。中央面部支撑件472可联接到面部接合部130的机架432，或者可单独地或协作地直接联接到显示器组件110。

上部面部支撑件442、下部面部支撑件462和中央面部支撑件472可以任何合适类型(例如，一种、两种或三种不同类型)的组合提供，例如，此类类型选自由弹性荷载分散器780和/或顺应性材料(如上文针对上部面部支撑件442和中央面部支撑件472所述)、细长辊580、球形辊680和万向支架880(如上文针对上部面部支撑件442和中央面部支撑件472所述，并且如在下文中相对于下部面部支撑件462详细描述的)组成的组。在一个具体示例中，上部面部支撑件442由弹性荷载分散器780和/或顺应性材料形成，中央面部支撑件472为辊(例如，具有下文所述细长辊580的合适长度)，并且下部面部支撑件462为万向支架(例如，下文所述万向支架880或其变型)。在其他示例中，中央面部支撑件472和下部面部支撑件462是选自由下文所述的支撑机构580、680、780和880组成的组的不同类型。

面部接合部130还可包括或以其他方式形成光密封件470，该光密封件接合面部10以阻止环境光到达用户的眼睛。面部接合部130由适形于用户的面部的顺应性材料形成，并且如图所示，可围绕面部接合部130的上部部分240和下部部分260。例如，面部接合部130可在上部部分240上方横向延伸，在下部部分260下方横向延伸，并且通过在这两者之间延伸形成面部接合部的侧面部分250。在此类构型中，与面部接合部130的上部部分240和/或下部部分260相比，光密封件470为高顺应性的并且以大致可忽略的力接合用户的面部10。为了确保光密封件470与面部10之间的接触，光密封件470在其松弛状态下从面部接合部130的上部部分240和下部部分向后突出。由于光密封件470的高顺应性，由面部接合部130的侧面部分250施加到侧面面部区域50的侧面法向力52、侧面垂直剪切力54 和侧面水平剪切力56与由上部部分240和/或下部部分260施加到用户的面部10的力相比可能相对较低(例如，可忽略不计)。光密封件470可联接到面部接合部130的机架432或直接联接到显示器组件110的外壳112。光密封件470由适形于用户的面部10的一种或多种可压缩材料、弹性材料和/ 或柔性材料(诸如，泡沫、弹性体材料(例如，橡胶或硅树脂)和/或织物)形成。与围绕面部接合部130的上部部分240和/或下部部分260的光密封件470相反，光密封件470可与一个、另一个或两者协作地形成(例如，上部部分240可形成光密封件470)。光密封件470也可被称为顺应性密封件。

参见图5A至图8C，下部面部支撑件462可以不同的方式构造以提供上文所述的力分布和顺应性。如上所述，上部面部支撑件442和中央面部支撑件472也可以下文针对下部面部支撑件462所述的方式构造。下文讨论的是可用作任何面部支撑件的不同类型的支撑机构，这些支撑机构包括细长辊580、球形辊680、弹性荷载分散器780和万向支架880。

参见图5A至图5B，在一个实施方案中，下部面部支撑件462是细长辊580。细长辊580通常包括滚动接触件582和两个臂584。滚动接触件 582由两个臂584支撑并且围绕轴586以低摩擦相对于这两个臂旋转，该轴相对于用户的面部10在剪切方向上(例如，水平地)延伸。由显示器组件 110向后的两个臂584支撑的滚动接触件582接合用户的面部10并沿其表面滚动，以在垂直于轴586的方向上提供低量值的剪切力分量(例如，下部垂直剪切力64)。由于滚动接触件582围绕轴586的枢转或旋转，细长辊580也可被称为枢转机构。

滚动接触件582可以不同的方式成形，包括成形为圆柱体(如图所示)或替代地具有沿轴586移动的可变半径(例如，为凸形的)和/或通过不完全围绕轴线586(例如，围绕其延伸180度)来成形。滚动接触件582 的外表面可为大体刚性的(例如，以不响应于由面部10施加到其上的力而轴向压缩和/或弯曲)或者可为具有径向顺应性的(例如，被压缩以适形于面部10的形状)，诸如通过包括泡沫或弹性体材料(例如，硅树脂)或由泡沫或弹性体材料形成。

如图所示，臂584可具有在法向方向上的独立的顺应性，使得(例如，轴586的)滚动接触件582的端部可朝向和/或远离显示器组件110移动不同的距离以提供法向顺应性(例如，轴向顺应性)。这还允许轴586 改变相对于显示器组件110的角度。例如，如图所示，臂584中的每一个臂可为弹簧机构(例如，具有通常由弹簧向外偏置的滑动柱)或者这些臂本身为弹簧。臂584联接到面部接合部130的机架432(如图所示)，或者可另选地直接联接到显示器组件110。在另一个实施方案中，臂584可形成在法向方向上具有顺应性的刚性单元，使得(例如，轴586的)接触件582 的端部可朝向和/或远离显示器组件110移动相同的距离以提供法向顺应性 (例如，轴向顺应性)，同时将轴586保持在相对于显示器组件110的固定角度处。在另一个实施方案中，臂584可相对于显示器组件110位置固定，而法向顺应性可由接触件582本身提供(例如，如果该接触件由顺应性材料形成)。

臂584可以或可以不(如图所示)在平行于轴586的剪切方向上(例如，在水平方向上)提供剪切顺应性，从而向显示器组件110提供横向稳定性。

参见图6A至图6B，在另一个实施方案中，下部面部支撑件462是球形辊680。球形辊680通常包括接触件682和球形接头684。接触件682由球形接头684枢转地支撑。接触件682能够相对于球形接头684并且从而相对于显示器组件110在剪切方向上(例如，垂直地、水平地以及在这两者之间的方向上)移动。接触件682包括例如联接到连接件682b的接触表面682a。接触表面682a接合用户的面部10，并且可由不适形于面部10的刚性材料或(例如，当形状为静态和/或正在改变时)适形于面部10的形状的顺应性材料(例如，泡沫或弹性体，诸如硅树脂)形成。由于接触件682 相对于球形接头684的枢转，球形辊680也可被称为枢转机构。

连接件682b是从接触表面682a延伸到球形接头684的大体刚性的结构(例如，臂)。连接件682b以允许接触表面682a以低阻力相对于显示器组件110在剪切方向上移动的方式联接到球形接头684。阻力和/或位移范围可在不同的剪切方向上变化(例如，在垂直剪切方向上具有比水平剪切方向上更低的阻力和/或更大的范围)。

如图所示，连接件682b的端部和球形接头684形成球窝接头，其中连接件682b由球形接头684接收。另选地，球形接头684可被接收在连接件 682b的端部中以形成球窝接头。

球形辊680被进一步构造成提供法向顺应性，使得接触表面682a和显示器组件110之间的距离可独立于接触件682相对于球形接头684的任何枢转而改变。例如，如图所示，球形接头684可以是联接到面部接合部130 的机架432(如图所示)或者可另选地直接联接到显示器组件110的弹簧机构(例如，具有通常由弹簧向外偏置的滑动柱)。另选地，球形接头684 可刚性地联接到显示器组件110的机架432中的任一者，而接触件682的连接件682b(例如，通过作为可压缩轴)提供法向顺应性。在另一个另选方案中，接触表面682a可提供法向顺应性(例如，在连接件682b和球形接头684不提供法向顺应性的情况下)。

参见图7A至图7B，在另一个实施方案中，下部面部支撑件462是弹性荷载分散器780。弹性荷载分散器780通常包括接触件782和一个或多个弹簧784(例如，如图所示的四个弹簧)，该一个或多个弹簧联接到该接触件并且继而联接到面部接合部130的机架432或者直接联接到显示器组件 110。联接到显示器组件110后方的两个弹簧784并且由这两个弹簧支撑的接触件782接合用户的面部10。接触件782为大体刚性的构件，但可包括接合面部10并且适形于该面部的(例如，由泡沫或硅树脂形成的)顺应性表面。虽然示出为大致矩形和平面的，但接触件782可具有任何合适的形状和/或轮廓(例如，凹陷的)。

弹簧784提供法向顺应性并且是可独立压缩的，使得接触件782的不同部分可相对于机架432和/或面部接合部130移动不同的距离。此外，弹簧784可被构造成以上文所述的方式提供剪切顺应性。例如，弹簧784可以是在剪切方向上具有相对于轴向刚度较低的抗弯刚度的线圈压缩弹簧，使得剪切方向上的力传递相对较低(即，提供较低的剪切刚度)。另选地，接触件782的剪切移动可在剪切方向中的一个或多个剪切方向上(例如，水平地)被约束。例如，臂584的弹簧机构可用于将接触件782安装到机架432或显示器组件110。此外，剪切刚度可在剪切方向之间有不同，例如，具有比垂直剪切刚度更高的水平剪切刚度，这可由弹簧784的几何形状提供(例如，可在一个剪切方向上比在另一个剪切方向上更硬的板弹簧)。

在另外的实施方案中，弹性荷载分散器780可使用更多或更少的弹簧 784。在一个具体示例中，弹性荷载分散器780仅包括弹簧784中的一个弹簧。

参见图8A至图8C，在另一个实施方案中，下部面部支撑件462是万向支架880。如图所示，万向支架是三轴万向支架，该三轴万向支架具有经由三个连接件884a、884b、884c和三个旋转接头886a、886b、886c联接到机架432或者直接联接到显示器组件110的接触件882。三个旋转接头 886a、886b、886c限定万向支架880的三个旋转轴，该三个旋转轴可大致垂直于彼此，诸如垂直轴、水平纵向轴(即，从前到后延伸)和水平横向轴(即，从左到右延伸)。在三个连接件884a、884b、884c在旋转接头 886a、886b、886c与接触件882之间延伸的情况下，该三个轴可以是不相交的(即，由于连接件884a、884b、884c的长度而不相交)，使得围绕该三个轴的旋转允许接触件882在法向方向和剪切方向上位移。例如，垂直轴允许接触件882在法向剪切方向和横向剪切方向上移动，水平纵向轴允许接触件882在水平剪切方向和垂直剪切方向上移动，并且水平横向轴允许接触件882在法向剪切方向和垂直剪切方向上移动。由于连接件884a、 884b、884c和接触件882相对于旋转接头886a、886b、886c的枢转，万向支架880也可被称为枢转机构。

此外，在图8A至图8C所示的示例中，在万向支架880的基本取向上，每个轴可允许接触件主要在法向方向、垂直剪切方向或水平剪切方向中的一者上移动。第一旋转接头886a联接到面部接合部130的机架432或者直接联接到显示器组件110并且具有水平横向旋转轴。在基本构型中，第一连接件884a从第一旋转接头886a垂直向上延伸，使得围绕第一旋转接头886a的水平横向轴的旋转引起第一连接件884a的端部和接触件882在主要法向方向上的移动(参见图8C)。第二旋转接头886b联接到第一连接件884a并且具有水平法向旋转轴。在基本构型中，第二连接件884b从第二旋转接头886b向上水平横向延伸，使得围绕第一旋转接头886a的水平法向轴的旋转引起第二连接件884b的端部和接触件882在主要垂直方向上的移动(参见图8A)。第三旋转接头886c联接到第二连接件884b并且具有垂直旋转轴。在基本构型中，第三连接件884c从第三旋转接头886c水平法向地延伸并且联接到接触件882，使得围绕第三旋转接头886c的水平法向轴的旋转引起第二连接件884b的端部和接触件882在主要水平剪切方向上的移动(参见图8B)。

旋转接头886a、886b、886c中的每一者可包括弹簧(例如，扭转弹簧；未示出)，通过该弹簧在联接到这些旋转接头的连接件884a、884b、 884c之间施加扭矩，这继而以前述方式在接触件882和用户的面部10之间施加法向力62、下部垂直剪切力64和水平剪切力66(例如，在一些实施方案中，具有可忽略不计的垂直剪切力)。

在万向支架880的变型中，万向支架880可包括旋转接头886a、 886b、886c中的仅两者，而仍然被认为是多轴万向支架。此外，虽然由万向支架880的旋转接头886a、886b、886c形成的枢转轴被描绘为不相交，但是由旋转接头886a、886b、886c形成的枢转轴中的两个或更多个可彼此相交(例如，通过省略连接件884a、884b、884c中的一者)，以便约束在一个或多个方向上的移动。例如，通过消除或缩短第三连接件884c，可在很大程度上约束水平剪切运动。

参考图9，上部面部支撑件442、下部面部支撑件462和/或中央面部支撑件472中的一者或多者可能够在法向方向上调节，以便适应不同的面部形状并且确保电子显示器114相对于用户的眼睛的正确定位(例如，沿光轴的预先确定的位置或范围)。例如，上部面部支撑件442、下部面部支撑件462和/或中央面部支撑件472中的一者或多者可以能够在两个或更多个预先确定的位置或移动范围(对照的实线和虚线)内的位置之间移动，此类面部支撑件固定在该移动范围内。不同位置之间的移动通常将不改变此类面部支撑件的顺应性特性。

为了在法向方向上提供位置可调性，头戴式显示单元100或面部接合部130可包括允许面部支撑件940(例如，面部支撑件442、462、472中的一者，其可以是支撑机构580、680、780、880中的任一者)与其相关联 (例如，联接到其)的一个或多个法向位置调节设备990，以改变其相对于头戴式显示单元100的外壳112的相应法向位置。法向位置调节设备990 可以是(例如，用电子控件操作的)有源设备或(例如，通过用户的物理操纵来手动操作的)无源设备。法向位置调节设备990的有源形式可包括由控制系统选择性地操作的电子控制的螺钉、杆件、螺线管、气动式和/或液压式设备。法向位置调节设备990的无源形式可例如包括手动操作的螺钉、杆件、棘轮机构或具有可释放空气或水的囊状物。

法向位置调节设备990的移动范围可在支撑机构580、680、780、880 的位移范围(例如，可压缩距离)的数量级内(例如，在其0.2倍和5倍之间，诸如在其0.5倍和2倍之间)。例如，一个或多个支撑机构580、 680、780、880可具有一位移范围，并且法向位置调节设备990可具有在 2mm和15mm之间，诸如在4mm和10mm之间(例如，在6mm和8mm之间)的移动范围。

参见图10，支撑机构中的一个或多个支撑机构(例如，上部面部支撑件442、下部面部支撑件462和/或中央面部支撑件472，其可以是支撑机构 580、680、780、880中的任一者)可能够操作以例如响应于用户头部的高量值加速度而选择性地增加刚度，并且保持头戴式显示单元100与用户的面部10的相对位置。此类刚度可在法向方向、垂直剪切方向和/或水平方向中的一者或多者上(例如，垂直地、纵向地诸如在前后方向上、或横向地诸如在左右方向上)增加。为了增加刚度，面部支撑机构包括一个或多个选择性刚度设备1090(例如，相对于弹性荷载分散器780示意性地示出)，该一个或多个选择性刚度设备被构造成选择性地增加由控制系统操作的面部支撑机构的刚度。一个或多个选择性刚度设备1090可各自与面部支撑机构的自由度中的一个或多个自由度(诸如该面部支撑机构的旋转和/ 或位移)相关联。选择性刚度设备1090的示例包括摩擦或锁定制动设备、磁流变液设备、磁体设备，这些设备各自被配置为直接阻碍或防止面部支撑机构的部件之间的移动，或者直接阻碍或防止其面部接合部件和面部接合部130的机架432之间的移动。

参考图11，头戴式显示单元100包括用于操作法向位置调节设备990 和/或选择性刚度设备1090(如果提供了的话)的控制系统1100。控制系统 1100包括一个或多个传感器1110和控制器1120，该控制器与该一个或多个传感器1110和法向位置调节设备990和/或选择性刚度设备1090进行通信。

传感器1110可包括一个或多个位置传感器1112，该一个或多个位置传感器被配置为确定头戴式显示单元100或其部件与用户的眼睛之间的相对位置，以确定电子显示器114是否位于相对于用户的眼睛的预先确定的位置中。一个或多个位置传感器1112可例如包括范围检测设备和/或一个或多个相机，而控制器1120采用合适的光学识别技术来确定相对位置。控制器1120操作法向位置调节设备990以根据一个或多个位置传感器1112，诸如根据对头戴式显示单元100相对于用户的眼睛的相对位置做出的确定，来将电子显示器114移动到相对于用户的眼睛的预先确定的位置。

传感器1110可包括一个或多个移动传感器1114，该一个或多个移动传感器被配置为确定用户的头部在真实空间中的移动(例如，加速度和/或旋转速度)。一个或多个移动传感器1114可例如包括单轴或多轴加速度计和/或陀螺仪。控制器1120操作一个或多个选择性刚度设备1090以阻碍或防止头戴式显示单元100(例如，电子显示器114)和用户的面部10(例如，其眼睛)的移动，例如，在检测到加速度和/或旋转速度超过阈值时增加刚度。

控制器1120可以是能够实现本文所述的系统和方法的任何合适的计算设备或系统。图12示出了控制器1120的一个示例性硬件配置，但可使用任何其他合适的硬件配置。控制器1120通常可包括处理器1222、存储器 1224、存储装置1226、通信接口1228以及启用其间的通信的总线1229。处理器1222可以是能够执行指令(例如，软件编程)的任何合适的处理设备，诸如中央处理单元(CPU)。存储器1224是易失性高速存储器设备，诸如随机存取存储器单元。存储装置1226是非易失性存储器设备，诸如固态驱动器。通信接口1228允许控制器1120与其他设备(例如，传感器 1110、法向位置调节设备990或选择性刚度设备1090)进行通信，例如，与其发送和/或接收信号。

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，本技术的一个方面在于采集和使用得自各种来源的数据，以提供计算机生成的现实。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，个人信息数据可用于向用户提供内容。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。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，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，用户可选择不提供这种个人信息。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，可根据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、得自其他来源的其他非个人信息或公开获得的信息)的推理，通过推断来向用户递送内容。

实施方案

除了在前述说明书中具有进一步支持的权利要求书中列举的实施方案之外，还设想了以下实施方案：

实施方案1.一种佩戴在用户的头部上的头戴式显示器，包括：

显示器组件，所述显示器组件具有显示器；以及

面部接合部，所述面部接合部联接到所述显示器组件以用于将所述显示器组件支撑在所述用户的面部上，所述面部接合部具有第一面部支撑件和第二面部支撑件，所述第一面部支撑件接合所述用户的眼睛上方的上部面部区域，所述第二面部支撑件接合所述用户的所述眼睛下方的下部面部区域；

其中在所述头戴式显示器佩戴在所述用户的所述头部上并且所述用户直立并且向前看的参考位置中，第一垂直刚度小于第二垂直刚度，所述第一垂直刚度由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在垂直方向上提供，所述第二垂直刚度由所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述垂直方向上提供。

实施方案2.根据实施方案1所述的头戴式显示器，还包括头部接合部，所述头部接合部联接到所述显示器组件并且接合所述用户的所述头部以支撑所述显示器组件，其中在所述参考位置中，所述头部接合部处于张力下并且压缩所述显示器组件和所述用户的所述面部之间的所述面部接合部；以及

还包括光密封件，所述光密封件适形于所述用户的所述面部以阻止环境光到达所述用户的所述眼睛，所述光密封件在所述第二面部支撑件下方延伸；

其中在所述参考位置中，第一前后位移范围小于第二前后位移范围，所述第一前后位移范围由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在前后方向上提供，所述第二前后位移范围由在所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述前后方向上提供；第一前后刚度大于第二前后刚度，所述第一前后刚度由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在所述前后方向上提供，所述第二前后刚度由在所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述前后方向上提供；并且第一垂直位移范围小于第二垂直位移范围，所述第一垂直位移范围由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在所述垂直方向上提供，所述第二垂直位移范围由在所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述垂直方向上提供。

实施方案3.根据实施方案2所述的头戴式显示器，其中在所述参考位置中，第一前后力大于第二前后力，所述第一前后力在所述前后方向上施加在所述面部接合部和所述上部面部区域之间，所述第二前后力在所述前后方向上施加在所述面部接合部和所述下部面部区域之间；第一垂直力大于第二垂直力，所述第一垂直力在所述垂直方向上施加在所述面部接合部和所述上部面部区域之间，所述第二垂直力在所述垂直方向上施加在所述面部接合部和所述下部面部区域之间；并且所述第一垂直力与所述第一前后力的第一比率大于所述第二垂直力与所述第二前后力的第二比率。

实施方案4.根据实施方案1所述的头戴式显示器，其中在所述参考位置中，第一前后位移范围小于第二前后位移范围，所述第一前后位移范围由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在前后方向上提供，所述第二前后位移范围由在所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述前后方向上提供。

实施方案5.根据实施方案4所述的头戴式显示器，其中在所述参考位置中，第一前后刚度大于第二前后刚度，所述第一前后刚度由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在所述前后方向上提供，所述第二前后刚度由在所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述前后方向上提供。

实施方案6.根据实施方案5所述的头戴式显示器，其中在所述参考位置中，第一垂直位移范围小于第二垂直位移范围，所述第一垂直位移范围由所述显示器组件和所述上部面部区域之间的所述第一面部支撑件在所述垂直方向上提供，所述第二垂直位移范围由在所述显示器组件和所述下部面部区域之间的所述第二面部支撑件在所述垂直方向上提供。

实施方案7.根据实施方案1所述的头戴式显示器，其中在所述参考位置中，第一前后力大于第二前后力，所述第一前后力在所述前后方向上施加在所述面部接合部和所述上部面部区域之间，所述第二前后力在所述前后方向上施加在所述面部接合部和所述下部面部区域之间。

实施方案8.根据实施方案7所述的头戴式显示器，其中在所述参考位置中，第一垂直力大于第二垂直力，所述第一垂直力在所述垂直方向上施加在所述面部接合部和所述上部面部区域之间，所述第二垂直力在所述垂直方向上施加在所述面部接合部和所述下部面部区域之间。

实施方案9.根据实施方案8所述的头戴式显示器，其中所述第一垂直力与所述第一前后力的第一比率大于所述第二垂直力与所述第二前后力的第二比率。

实施方案10.根据实施方案1所述的头戴式显示器，还包括头部接合部，所述头部接合部联接到所述显示器组件并且接合所述用户的所述头部以支撑其上的所述显示器组件，其中在所述参考位置中，所述头部接合部处于张力下并且压缩所述显示器组件和所述用户的所述面部之间的所述面部接合部。

实施方案11.根据实施方案1所述的头戴式显示器，还包括光密封件，所述光密封件在所述第二面部支撑件下方适形于所述用户的所述面部以阻止环境光到达所述用户的所述眼睛。

Claims (20)

1.一种用于头戴式显示器的面部接合部，所述头戴式显示器用于佩戴在用户的头部上，其特征在于所述面部接合部包括：

上部部分，所述上部部分接合所述用户的眼睛上方的上部面部区域；和

下部部分，所述下部部分接合所述用户的所述眼睛下方的下部面部区域；

其中所述下部部分具有下部剪切顺应性，所述下部剪切顺应性大于所述上部部分的上部剪切顺应性。

2.根据权利要求1所述的面部接合部，还包括光密封件，所述光密封件在所述下部部分下方接合面部；

其中所述下部部分包括下部面部支撑件，所述下部面部支撑件具有提供所述下部剪切顺应性的枢转机构，所述枢转机构包括以下中的一者：细长辊、球形辊或多轴万向支架以及在法向方向上提供法向顺应性的弹簧；并且

其中通过具有更小的刚度或更大的位移范围中的至少一者，所述下部剪切顺应性大于所述上部剪切顺应性，所述下部部分具有在所述法向方向上的下部法向顺应性，所述下部法向顺应性大于所述上部部分在所述法向方向上的上部法向顺应性，并且通过具有在所述法向方向上的更小的刚度或更大的位移范围中的至少一者，所述下部法向顺应性大于所述上部法向顺应性。

3.根据权利要求1所述的面部接合部，其中通过具有更小的刚度或更大的位移范围中的至少一者，所述下部剪切顺应性大于所述上部剪切顺应性。

4.根据权利要求3所述的面部接合部，其中所述下部部分具有在法向方向上的下部法向顺应性，所述下部法向顺应性大于所述上部部分在所述法向方向上的上部法向顺应性。

5.根据权利要求4所述的面部接合部，其中通过具有在所述法向方向上的更小的刚度或更大的位移范围中的至少一者，所述下部法向顺应性大于所述上部法向顺应性。

6.根据权利要求1所述的面部接合部，其中所述下部部分包括下部面部支撑件，所述下部面部支撑件具有提供所述下部剪切顺应性的枢转机构。

7.根据权利要求6所述的面部接合部，其中所述枢转机构包括以下中的一者：细长辊、球形辊或多轴万向支架。

8.根据权利要求7所述的面部接合部，其中所述枢转机构还包括在法向方向上提供法向顺应性的弹簧。

9.根据权利要求1所述的面部接合部，还包括光密封件，所述光密封件在所述面部接合部的所述下部部分下方接合所述用户的面部。

10.根据权利要求1所述的面部接合部，还包括：上部面部支撑件，所述上部面部支撑件位于所述上部部分中；下部面部支撑件，所述下部面部支撑件位于所述下部部分中；以及一个或多个选择性刚度设备，所述一个或多个选择性刚度设备各自与上部面部支撑件或所述下部面部支撑件中的一者或多者相关联；其中所述一个或多个选择性刚度设备能够电子操作以改变所述上部剪切顺应性或所述下部剪切顺应性。

11.根据权利要求1所述的面部接合部，还包括：机架；上部面部支撑件，所述上部面部支撑件联接到所述机架并且形成所述上部部分；下部面部支撑件，所述下部面部支撑件联接到所述机架并且形成所述下部部分；以及一个或多个法向位置调节设备，所述一个或多个法向位置调节设备各自与所述上部面部支撑件或所述下部面部支撑件中的一者或多者相关联；其中所述一个或多个法向位置调节设备能够电子操作以改变所述上部面部支撑件或所述下部面部支撑件中的一者或多者相对于所述机架在法向方向上的位置。

12.根据权利要求1所述的面部接合部，还包括接合所述用户的鼻部的中央部分，其中所述上部部分包括用第一刚度接合所述上部面部区域的第一面部支撑件，所述下部部分包括用第二刚度接合所述下部面部区域的第二面部支撑件，并且所述中央部分包括用第三刚度接合所述用户的所述鼻部的第三面部支撑件；

其中在剪切方向上，所述第二刚度小于所述第一刚度，使得所述下部剪切顺应性大于所述上部剪切顺应性。

13.根据权利要求12所述的面部接合部，其中在所述剪切方向上，所述第三刚度小于所述第一刚度，并且在法向方向上，所述第二刚度小于所述第一刚度；

其中所述第一面部支撑件、所述第二面部支撑件和所述第三面部支撑件是选自由弹性荷载分散器、细长辊、球形辊和万向支架组成的组的不同类型。

14.根据权利要求12所述的面部接合部，其中在所述剪切方向上，所述第三刚度小于所述第一刚度。

15.根据权利要求14所述的面部接合部，其中在法向方向上，所述第二刚度小于所述第一刚度。

16.根据权利要求12所述的面部接合部，其中所述第一面部支撑件、所述第二面部支撑件和所述第三面部支撑件各自是选自由弹性荷载分散器、细长辊、球形辊和万向支架组成的组的类型。

17.根据权利要求16所述的面部接合部，其中所述第一面部支撑件、所述第二面部支撑件和所述第三面部支撑件是选自所述组的不同类型。

18.根据权利要求12所述的面部接合部，还包括：移动传感器，所述移动传感器用于测量所述用户的移动；控制器；以及一个或多个选择性刚度设备，所述一个或多个选择性刚度设备各自与所述第一面部支撑件、所述第二面部支撑件或所述第三面部支撑件中的一者或多者相关联；其中所述控制器根据所述移动传感器操作所述一个或多个选择性刚度设备，以改变所述第一刚度、所述第二刚度或所述第三刚度中的一者或多者。

19.根据权利要求12所述的面部接合部，还包括：位置传感器，所述位置传感器用于测量所述显示器相对于所述用户的眼睛的位置；控制器；以及一个或多个法向位置调节设备；其中所述控制器操作所述一个或多个法向位置调节设备，以改变所述第一面部支撑件、所述第二面部支撑件或所述第三面部支撑件中的一者或多者相对于所述显示器在法向方向上的位置。

20.一种用于佩戴在用户的头部上的头戴式显示器，其特征在于所述头戴式显示器包括：

显示器组件，所述显示器组件具有显示器；以及

根据前述权利要求中任一项所述的面部接合部，所述面部接合部联接到所述显示器组件，以用于将所述显示器组件支撑在所述用户的面部上。

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