CN116338956A - 头戴式显示系统 - Google Patents

Abstract

一种头戴式显示系统，其包括：定位和稳定结构，所述定位和稳定结构被构造和安排为在使用中将显示单元保持在操作位置在使用者的面部上方；以及用于显示单元的接口结构，其构造和安排为与使用者的面部呈相对关系。接口结构包括基本上连续的面部接合表面，面部接合表面被适配成围绕使用者的眼部的周边接触使用者的面部。接口结构包括硅酮。接口被配置和安排为使得施加到使用者面部上的力围绕其周边分布。接口结构包括在第一区域处的第一顺应性和在第二区域处的第二顺应性，其中第一区域和第二区域配置为围绕接口结构的周边，以允许将力选择性地分布到使用者的面部上。

Description

头戴式显示系统

本申请是2021年11月25日提交的国际申请日为2020年10月28日的申请号为202080038956.4(PCT/AU2020/051158)的，发明名称为“头戴式显示系统”专利申请的分案申请。

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1相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年3月27日提交的澳大利亚临时申请No.2020900953，于2020年5月4日提交的美国申请No.16/865,480，于2020年5月4日提交的美国申请No.16/865,526，于2020年5月5日提交的澳大利亚临时申请No.2020901432，于2020年5月6日提交的澳大利亚临时申请No.2020901437和于2020年7月20日提交的澳大利亚临时申请No.2020902514的权益，它们中的每一个通过引用整体并入本文。

技术领域

本技术总体上涉及头戴式显示器、定位和稳定结构、使用者接口结构和用于头戴式显示器的其他部件、相关的头戴式显示器组件和系统，包括显示单元和定位和稳定结构、接口结构和或部件和方法。本技术在虚拟现实头戴式显示器的使用中找到特定应用，并且在此上下文中描述。然而，应当理解，本技术可以具有更广泛的应用，并且可以用于包括增强现实显示器的其他头戴式显示器装置中。

2背景技术

2.2相关技术描述

2.2.1头戴式显示器

应当理解，如果在本文中提及任何现有技术，则该提及不构成承认现有技术在澳大利亚或任何其他国家构成本领域公知常识的一部分。

虚拟现实头戴式显示器使得使用者能够具有虚拟环境的完全沉浸式体验，并且在诸如通信、训练、医疗和外科实践、工程和视频游戏等领域中具有广泛的应用。

虚拟现实头戴式显示器通常被提供为包括显示单元的系统或组件，该显示单元被安排为保持在使用者面部前方的操作位置。显示单元典型地包括：壳体，其包含显示器；和使用者接口结构，其被构造和安排成与使用者的面部处于相对关系，即使用者接口结构面向或放置在使用者的面部对面。使用者接口结构可以在显示器周围延伸并且结合壳体限定到显示器的观察开口。使用者接口结构可以与该使用者的面部相接合并且包括用于使用者舒适度的衬垫和/或是光密封的以从该显示器截断环境光。头戴式显示系统进一步包括定位和稳定结构，定位和稳定结构被布置在使用者头部上以将显示单元维持在适当位置中。

2.2.1.1接口结构

头戴式显示器可以包括使用者接口结构。由于其与使用者面部直接接触，因此接口结构的形状和配置会对显示单元的有效性和舒适度产生直接影响。

使用者接口结构的设计提出了许多挑战。面部具有复杂的三维形状。鼻和头部的尺寸和形状在不同个体之间有很大不同。由于头部包括骨、软骨和软组织，面部的不同区域对机械力的响应不同。

一种类型的接口结构围绕显示单元的外围延伸，并且旨在当力施加到使用者接口时抵靠使用者面部进行密封，其中接口结构与使用者面部面对接合。接口结构可以包括由聚氨酯(PU)制成的衬垫。利用这种类型的接口结构，在接口结构和面部之间经常存在间隙，并且将需要额外的力来迫使显示单元抵靠面部，以便实现期望的接触。

完全没有被显示单元占用的区域可以允许在面部接口和使用者面部之间形成间隙，不期望的光污染可以通过间隙进入显示单元。光污染会降低使用者整体虚拟现实体验的效果和乐趣。此外，先前的系统可能难以调节以能够应用于各种头部尺寸。更进一步地，显示单元和相关的定位和稳定结构通常可能相对较重并且可能难以清洁，这可能因此进一步限制系统的舒适性和可用性。

另一种类型的接口结构结合了位于显示单元的周边的一部分的薄材料的片状密封件，以提供对使用者面部的密封作用。与先前类型的接口结构一样，如果面部与接口结构的配合不好，可能需要额外的力来实现密封，或者在使用中光线可能会泄漏到显示单元中。此外，如果接口结构的形状与使用者的形状不匹配，则其在使用中可能会折皱或弯曲，从而导致不期望的透光。

2.2.1.2定位和稳定结构

为了将显示单元保持在其正确的操作位置，头戴式显示系统进一步包括布置在使用者头部上的定位和稳定结构。过去，这些定位和稳定结构可展开的刚性结构形成，带或可展开的刚性结构通常在张力下应用到使用者的头部以将显示单元保持在其操作位置。这种系统易于在使用者面部施加夹紧压力，这会导致使用者在局部压力点不舒服。而且，先前的系统可能难以调节以实现头部尺寸的广泛应用。此外，显示单元和相关的定位和稳定结构通常很重并且难以清洁，这进一步限制了系统的舒适性和可用性。

某些其他头戴式显示系统在功能上可能不适用于本技术。例如，为装饰和视觉美学而设计的定位和稳定结构可能不具有保持面部周围的适当压力的结构能力。例如，过多的夹紧压力可能导致使用者不舒服，或者可选地，使用者面部上的夹紧压力不足可能不能有效地密封显示器使其免受环境光的影响。

某些其他头戴式显示系统对于本技术可能是不舒服的或不切实际的。例如，如果该系统用于延长的时间段。

由于这些挑战，一些头戴式显示系统面临以下问题中的一个或多个：突兀、不美观、昂贵、不相称、难以使用以及特别是当佩戴很长一段时间时或者当使用者不熟悉系统时不舒适。错误尺寸的定位和稳定结构可产生降低的舒适性，进而缩短使用周期。

因此，用于虚拟环境的完全沉浸体验的使用者接口的接口部在体验期间受到与使用者的移动相对应的力。

2.2.1.3材料

用于头戴式显示器组件的材料包括：用于在接口结构中接触部分的致密泡沫、用于壳体的刚性壳体、以及由刚性塑料夹持结构形成的定位和稳定结构。这些材料具有各种缺点，包括不能允许材料覆盖的皮肤呼吸，不柔韧，难以清洁和易于聚集细菌。结果，用这种材料制成的产品可能长期佩戴不舒服，在一些个体中引起皮肤刺激并限制产品的应用。

因此，需要一种没有上述缺点的改进的系统。

3发明内容

本技术的一方面涉及一种用于头戴式显示系统(或使用者接口)的定位和稳定结构，所述定位和稳定结构包括后支撑结构，所述后支撑结构被布置成在使用中接触使用者头部的后部区域。在一些形式中，后支撑结构包括具有枕骨部和顶骨部的箍。

箍或其枕骨部和顶骨部中的至少一个可以是沿着其长度的至少一部分可弹性延伸的。在一些形式中，箍沿着其长度的至少一部分是柔性的。在一些形式中，其中后支撑结构是箍，枕骨部可以延伸至使用者头部的下部，这样使得它抵抗向上运动(由于其位置与头部的枕骨区域相接触)并且由此为系统提供了锚。在一些形式中，箍被定向在大致竖直的平面(例如包括冠状面的竖直平面)中。

在一些形式中，后支撑结构被布置在使用者上耳基点后方。

本技术的另一方面涉及一种用于头戴式显示系统的定位和稳定结构，所述定位和稳定结构包括背支撑部和前支撑部，所述背支撑部被安排成在使用中接触使用者头部的后部区域，所述前支撑部被安排成在使用中接触使用者头部的前部区域，所述背支撑部和前支撑部横向于矢状面延伸。在一些形式中，定位和稳定结构进一步包括调节机构，以允许在背支撑部和前支撑部之间进行调节。

在一些形式中，调节机构允许后支撑部和前支撑部之间的横向调节。在一些形式中，调节机构允许后支撑部和前支撑部之间的角度调节。

本技术的另一方面涉及一种用于头戴式显示系统的定位和稳定结构，所述定位和稳定结构包括后支撑部和前支撑部，所述后支撑部被布置成在使用中接触使用者头部的后部区域，所述前支撑部被布置成在使用中接触使用者头部的前部区域，所述后支撑部和前支撑部横向于矢状面延伸并且彼此横向偏移。

在一些形式中，后支撑部或枕骨支撑部被偏置成与使用者的枕骨区域相接触。

本技术的另一方面涉及一种用于头戴式显示系统的定位和稳定结构，其包括：支撑部，其被安排为在使用中容纳头戴式显示系统的显示单元的重量；以及一个或多个调节机构，其允许调节显示单元相对于支撑部的位置。

在一些形式中，显示单元相对于支撑部的调节可以是相对于使用者头部成角度的和/或沿前-后方向。

本技术的另一方面涉及一种用于头戴式显示系统的定位和稳定结构，该头戴式显示系统包括可伸展和刚性的弹性部件，该弹性部件基本上是不可伸展和弹性的。

在一些形式中，定位和稳定结构进一步包括布置在使用者头部的相对侧上并在使用中沿着使用者头部的颞部区域延伸的相对连接件，以将后支撑结构或支撑部互连到显示单元。

在一些形式中，连接器沿着其长度的至少一部分是刚性的。在一些形式中，每个连接器包括臂，臂具有连接到显示单元的前端和连接到后支撑结构的后端或支撑部中的一个。在一些形式中，臂是刚性的。在一些形式中，臂的后端布置在使用者的耳上基点处或其后面。

在一些形式中，至少一个连接器进一步包括调节机构，用于调节定位和稳定结构以适配不同大小的头部。在一些形式中，调节机构设置在颞臂的后端与后支撑结构之间的连接处。

在一些形式中，定位和稳定结构包括连接到连接器的臂(即连接器臂)的一个或多个连接突片，并且调节机构允许调节连接突片的有效长度。在一些形式中，连接器臂的后端包含孔眼，孔眼布置成接收连接片，调节机构包括可释放的紧固装置以将连接片紧固到颞臂。在一些形式中，可释放的紧固装置可以布置成用于将连接片的自由端紧固回到连接片的近端部分上。可释放的紧固装置可以采取其他形式，例如允许摩擦、过盈、卡扣或其他机械固定装置的夹子或保持器。

在一些形式中，所述定位和稳定结构可进一步包括前额支撑连接器。在一些形式中，前额支撑连接器可大致在矢状面的方向上延伸，并将后支撑结构或前支撑部连接到显示单元的上边缘区域。在一些形式中，前额支撑连接器可以包括带。在一些形式中，前额支撑连接器的带可沿着其长度的至少一部分弹性延伸。在一些形式中，前额支撑连接器的带可以沿其长度的至少一部分是柔性的。

在一些形式中，前额支撑连接器还可以包括调节机构，用于调节定位和稳定结构以适配不同大小的头部。在一些形式中，当前额支撑连接器处于那种形式时，调节机构可以调节前额支撑连接器的带的有效长度。

在一些形式中，前额支撑连接器还包括前额支撑刚性件(rigidiser)，其为前额支撑连接器的一部分提供刚性。在一些形式中，前额支撑刚性件为前额支撑连接器的沿使用者头部的前额区域定位的部分提供刚性。前额支撑刚性件的延伸和定位可帮助显示单元的正确定位并减轻施加到使用者的颧骨的压力。在一些形式中，前额支撑刚性件可以在前额支撑连接器的其他部件上可调节(角度或平移)(或适于相对于前额支撑连接器的其他部件可调节(有角度的或平移的移))，例如前额支撑连接器的绑带，以实现头戴式显示单元的精细定位，并有助于提高使用者的舒适度和贴合度。

在一些形式中，定位和稳定结构进一步包括附加的刚性件，该刚性件可以桥接该结构的其他部分，例如后支撑结构、前或后支撑部和/或连接器臂。在一些形式中，这些附加的刚性件可以帮助控制显示单元围绕后支撑结构的运动，以进一步稳定和支撑系统。在一些形式中，这些附加的刚性件可以限制在颞连接器与后支撑结构的连接处的铰接运动。在一些形式中，这些附加的刚性件也可以沿着后支撑结构的枕骨区域延伸，以进一步将显示单元锚定在其正确的操作位置。在一些形式中，这些附加的刚性件可以在前额支撑连接器的其他部件上是可调节的(有角度的或平移的)(或适于相对于前额支撑连接器的其他部件可调节(有角度的或平移的))，以进一步有助于舒适性、可调节性和适配性。

在一些形式中，定位和稳定结构可以允许显示单元的向上(例如，上面)枢转运动，以允许显示单元运动到非操作位置，而不需要移除定位和稳定结构(例如，向上翻式)。在一些形式中，显示单元的枢转运动涉及包括定位和稳定结构的枢转装置。在一些形式中，枢转装置可在前额支撑连接器处提供释放机构和/或在颞连接器处提供有限的铰接区域。

上述任何形式的定位和稳定结构可以包含在防护帽或其他头部穿戴件中，或者集成到防护帽或其他头部穿戴件中，或者可释放地连接到防护帽或其他头部穿戴件上。定位和稳定结构还可以包括集成在其中的其他部件，例如音频，触觉(触觉的)刺激或反馈。

本技术的另一方面涉及一种头戴式显示单元的接口结构，其构造和安排成与使用者面部处于相对关系。

在一些形式中，接口结构包括面部接合表面，该面部接合表面包括一个或多个硅树脂区域、或一层或多层织物材料或泡沫。

在一些形式中，接口结构可具有变化的顺应性，以允许力更有选择地分布到使用者的面部上。在一些形式中，面部接合表面的一个或多个区域可以被形成为具有变化的厚度和/或变化的表面光洁度，由此当在使用中被压靠在使用者的面部上时，所得到的面部接合表面可以沿其具有可变的顺应性。

在一些形式中，接口结构包括：面部接合部，将面部接合部支撑在适当位置的支撑结构，以及可以是刚性的底盘(即，刚性底盘)。

本技术的另一方面涉及一种用于头戴式显示系统的接口结构，该接口结构围绕显示器延伸并限定显示器的观察开口。在一些形式中，所述接口结构可包括多个可调节的面部接合部，所述面部接合部位于所述接口结构的左手侧和右手侧中的相应一侧。可调节面部接合部相对于彼此可移动。

在一些形式中，可调节面部接合部相对于接口结构的底盘可移动。接口结构可包括调节机构，例如滑动土片(或可滑动突片)或齿条齿轮式调节机构，以允许使用者选择性地调节面部接合部的间距。

在一些形式中，接口结构包括可拆卸地安装到显示单元的壳体上的部件和/或区域。

本技术的一个方面涉及头戴式显示系统，其包括定位和稳定结构，定位和稳定结构构造和安排成将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置。该定位和稳定结构包括支撑箍，该支撑箍包括适于接触使用者头部后部区域的后部支撑部和适于接触使用者头部前部区域的前部支撑部。支撑箍的后部支撑部适于在第一平面中延伸，并且支撑箍的前部支撑部适于在第二平面中延伸，并且后部支撑部的第一平面和前部支撑部的第二平面中的每一个适于横向于矢状面延伸。所述支撑箍包括偏移构型，在所述偏移构型中所述后部支撑部从所述前部支撑部偏移，使得所述后部支撑部的所述第一平面被安排在与所述前支撑部的所述第二平面不同的平面中。在示例中，头戴式显示系统可以进一步包括显示单元。

本技术的一个方面涉及将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置中的定位和稳定结构。该定位和稳定结构包括支撑箍，该支撑箍包括适于接触使用者头部后部区域的后部支撑部和适于接触使用者头部前部区域的前部支撑部。支撑箍的后部支撑部适于在第一平面中延伸，并且支撑箍的前部支撑部适于在第二平面中延伸，并且后部支撑部的第一平面和前部支撑部的第二平面中的每一个适于横向于矢状面延伸。所述支撑箍包括偏移构型，在所述偏移构型中所述后部支撑部从所述前部支撑部偏移，使得所述后部支撑部的所述第一平面被安排在与所述前支撑部的所述第二平面不同的平面中。

本技术的一个方面涉及头戴式显示系统，其包括定位和稳定结构，定位和稳定结构构造和安排成将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置。该定位和稳定结构包括支撑箍，该支撑箍包括适于接触使用者头部后部区域的后部支撑部和适于接触使用者头部前部区域的前部支撑部。所述支撑箍的所述后部支撑部被适配成在第一平面中延伸并且所述支撑箍的所述前部支撑部被适配成在第二平面中延伸，所述后部支撑部的第一平面和所述前部支撑部的第二平面中的每一个被适配成横向于所述矢状面延伸。所述后部支撑部和所述前部支撑部相对于彼此可移动成至少偏移构型，在所述偏移构型中所述后部支撑部从所述前部支撑部偏移，使得所述后部支撑部的所述第一平面被安排在与所述前支撑部的所述第二平面不同的平面中。在示例中，头戴式显示系统可以进一步包括显示单元。

在示例中，头戴式显示系统可以进一步包括调节机构，所述调节机构被构造和安排成允许所述后部支撑部相对于所述前部支撑部的可选择调节。在示例中，调节机构可以被构造和安排成允许在(1)其中所述后部支撑部的所述第一平面被布置成与所述前部支撑部的所述第二平面共面的直列配置与(2)所述至少一个偏移配置之间进行可选择调节。在一个示例中，所述至少一个偏移配置形成所述第一平面与所述第二平面之间的间隔或位移，并且所述调节机构允许所述间隔或位移的可选择调节。在示例中，调节机构可以允许在后部支撑部的第一平面和前部支撑部的第二平面之间形成的角度的角度调节。在示例中，后部支撑部可以包括弹性绑带，该弹性绑带被偏置为与使用者的枕骨区域接触。在示例中，后部支撑部可以被配置和安排成沿着枕骨的一部分接合使用者的头部。在示例中，前部支撑部可以被配置和安排成沿着额骨的上部接合使用者的头部。在示例中，头戴式显示系统可以进一步包括至少一个连接器，所述至少一个连接器被构造和安排成将所述后部支撑部和所述前部支撑部互连到所述显示单元。在示例中，所述后部支撑部和所述前部支撑部在所述偏移配置中可以产生配置为抵消或抵抗由所述显示单元引起的力矩的力矩。在示例中，所述后部支撑部包括弹性绑带，所述弹性绑带被偏置成与所述枕骨的一部分接触，所述弹性绑带产生额外的力矩以抵消或抵抗由所述显示单元引起的力矩。在示例中，所述显示单元包括壳体，所述壳体包括当所述头戴式显示单元处于所述操作位置时使用者可见的显示器，以及接口结构，所述接口结构构造和安排成与所述使用者的面部处于相对的关系，所述使用者接口结构围绕所述显示器延伸并且限定通向所述显示器的观察开口。在示例中，定位和稳定结构还可包括一对中央支撑结构，所述一对中央支撑结构中的每一个适于围绕所述使用者耳朵中的相应一个定位，并且其中所述显示单元可旋转地连接到所述一对中央支撑结构，以使所述显示单元能够相对于法兰克福水平面旋转。在示例中，前部支撑部和所述后部支撑部中的至少一个可以相对于所述一对中央支撑结构可旋转。

本技术的一个方面涉及将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置中的定位和稳定结构。该定位和稳定结构包括支撑箍，该支撑箍包括适于接触使用者头部后部区域的后部支撑部和适于接触使用者头部前部区域的前部支撑部。支撑箍的后部支撑部适于在第一平面中延伸，并且支撑箍的前部支撑部适于在第二平面中延伸，并且后部支撑部的第一平面和前部支撑部的第二平面中的每一个适于横向于矢状面延伸。所述后部支撑部和所述前部支撑部相对于彼此可移动成至少偏移构型，在所述偏移构型中所述后部支撑部从所述前部支撑部偏移，使得所述后部支撑部的所述第一平面被安排在与所述前支撑部的所述第二平面不同的平面中。

在示例中，定位和稳定结构可以进一步包括调节机构，所述调节机构被构造和安排成允许所述后部支撑部相对于所述前部支撑部的可选择调节。在示例中，调节机构可以被构造和安排成允许在(1)其中所述后部支撑部的所述第一平面被布置成与所述前部支撑部的所述第二平面共面的直列配置与(2)所述至少一个偏移配置之间进行可选择调节。在一个示例中，所述至少一个偏移配置形成所述第一平面与所述第二平面之间的间隔或位移，并且所述调节机构允许所述间隔或位移的可选择调节。在示例中，调节机构可以允许在后部支撑部的第一平面和前部支撑部的第二平面之间形成的角度的角度调节。在示例中，后部支撑部可以包括弹性绑带，该弹性绑带被偏置为与使用者的枕骨区域接触。在示例中，后部支撑部可以被配置和安排成沿着枕骨的一部分接合使用者的头部。在示例中，前部支撑部可以被配置和安排成沿着额骨的上部接合使用者的头部。在示例中，定位和稳定结构可以进一步包括至少一个连接器，所述至少一个连接器被构造和安排成将所述后部支撑部和所述前部支撑部互连到所述显示单元。在示例中，所述后部支撑部和所述前部支撑部在所述偏移配置中可以产生配置为抵消或抵抗由所述显示单元引起的力矩的力矩。在示例中，所述后部支撑部的部分包括弹性绑带，所述弹性绑带被偏置成与所述枕骨的一部分接触，所述弹性绑带产生额外的力矩以抵消或抵抗由所述显示单元引起的力矩。在示例中，定位和稳定结构还可包括一对中央支撑结构，所述一对中央支撑结构中的每一个适于围绕所述使用者耳朵中的相应一个定位，并且其中所述显示单元可旋转地连接到所述一对中央支撑结构，以使所述显示单元能够相对于法兰克福水平面旋转。在示例中，前部支撑部和所述后部支撑部中的至少一个可以相对于所述一对中央支撑结构可旋转。

本技术的一个方面涉及头戴式显示系统，其包括定位和稳定结构，定位和稳定结构构造和安排成在使用中将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置。所述定位和稳定结构包括支撑部，所述支撑部被配置和安排成容纳所述头戴式显示单元的重量。支撑部包括一对中央支撑结构，该对中央支撑结构中的每一个适于围绕使用者的耳朵中的相应一个定位。在示例中，显示单元可旋转地连接到所述一对中央支撑结构，以使显示单元能够相对于法兰克福水平面旋转。在示例中，头戴式显示系统可以进一步包括显示单元。

本技术的一个方面涉及将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置中的定位和稳定结构。所述定位和稳定结构包括支撑部，所述支撑部被配置和安排成容纳所述显示单元的重量。支撑部包括一对中央支撑结构，该对中央支撑结构中的每一个适于围绕使用者的耳朵中的相应一个定位。所述显示单元可旋转地连接到所述一对中央支撑结构，以使所述显示单元能够相对于法兰克福水平面旋转。

本技术的一个方面涉及头戴式显示系统，其包括定位和稳定结构，定位和稳定结构构造和安排成在使用中将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置。定位和稳定结构包括适于接触使用者头部后部区域的后部支撑部和适于接触使用者头部前部区域的前部支撑部。后支撑部包括基本上不可延伸且基本上有弹性的刚性件。所述刚性件包括在所述刚性件的至少一侧上的多个狭槽，并且所述多个狭槽形成多个铰链。在示例中，头戴式显示系统可以进一步包括显示单元。

本技术的一个方面涉及将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置中的定位和稳定结构。定位和稳定结构包括适于接触使用者头部后部区域的后部支撑部和适于接触使用者头部前部区域的前部支撑部。后支撑部包括基本上不可延伸且基本上有弹性的刚性件。所述刚性件包括在所述刚性件的至少一侧上的多个狭槽，并且所述多个狭槽形成多个铰链。

本技术的一个方面涉及一种头戴式显示系统，其包括：定位和稳定结构，所述定位和稳定结构被构造和安排为在使用中将显示单元保持在操作位置在使用者的面部上方；以及用于显示单元的接口结构，其构造和安排为与使用者的面部呈相对关系。所述接口结构包括基本上连续的面部接合表面，所述面部接合表面被适配成围绕使用者的眼部的周边接触所述使用者的面部。所述接口结构包括硅酮。所述接口被配置和安排为使得施加到所述使用者面部上的力围绕其周边分布。所述接口结构包括在第一区域处的第一顺应性和在第二区域处的第二顺应性，其中所述第一区域和所述第二区域配置为围绕所述接口结构的周边，以允许将所述力选择性地分布到所述使用者的面部上。在示例中，头戴式显示系统可以进一步包括显示单元。

本技术的另一方面涉及一种用于显示单元的接口结构，其构造和安排成与使用者面部处于相对关系。所述接口结构包括基本上连续的面部接合表面，所述面部接合表面被适配成围绕使用者的眼部的周边接触所述使用者的面部。所述接口结构包括硅酮。所述接口被配置和安排为使得施加到所述使用者面部上的力围绕其周边分布。所述接口结构包括在第一区域处的第一顺应性和在第二区域处的第二顺应性，其中所述第一区域和所述第二区域配置为围绕所述接口结构的周边，以允许将所述力选择性地分布到所述使用者的面部上。

本技术的一个方面涉及一种头戴式显示系统，其包括：定位和稳定结构，所述定位和稳定结构被构造和安排为在使用中将显示单元保持在操作位置在使用者的面部上方；以及用于显示单元的接口结构，其构造和安排为与使用者的面部呈相对关系，所述接口结构围绕显示器延伸，并且限定(或形成)所述显示器的观察开口，当所述显示单元处于所述操作位置时，所述显示器对所述使用者是可见的。所述接口结构包括位于所述观察开口的左手侧和右手侧中的相应一侧处的面部接合部，所述面部接合部被构造和安排成相对于彼此可滑动地移动。在示例中，头戴式显示系统可以进一步包括显示单元。

本技术的另一方面涉及一种用于显示单元的接口结构，其构造和安排成与使用者面部处于相对关系。所述接口结构围绕显示器延伸，并且限定(或形成)所述显示器的观察开口，当所述显示单元处于操作位置时，所述显示器对所述使用者是可见的。所述接口结构包括位于所述观察开口的左手侧和右手侧中的相应一侧处的可移动面部接合部，所述可移动面部接合部被构造和安排成相对于彼此可滑动地移动。

本技术的另一方面涉及头戴式显示系统或组件，其包括上述任何形式的定位和稳定结构和/或接口结构，以及连接到其上的显示单元。

本技术的另一方面包括虚拟现实显示接口或设备，虚拟现实显示接口包括上述头戴式显示系统的各方面的示例。

在上述头戴式显示系统的各方面的示例中，显示单元包括显示器，显示器配置为选择性地输出在操作位置中对使用者可见的计算机生成图像。

在上述头戴式显示系统的方面的示例中，显示单元包括壳体。

在一些形式中，壳体支撑显示器。

在上述头戴式显示系统的方面的示例中，所述显示单元包括接口结构，所述接口结构联接到所述壳体并且被安排为在所述操作位置中与所述使用者的面部处于相对关系。

在一些形式中，所述接口结构至少部分地形成观察开口，所述观察开口配置为在所述操作位置中至少部分地接收所述使用者的面部。

在一些形式中，所述接口结构至少部分地由不透明材料构造，所述不透明材料构造成至少部分地阻挡环境光到达所述操作位置中的所述观察开口。

在上述头戴式显示系统的方面的示例中，显示单元包括至少一个透镜，至少一个透镜联接到壳体并且布置在观察开口内并且与显示器对准，使得处于操作位置中。

在一些形式中，使用者可以通过至少一个透镜观察显示器。

在上述头戴式显示系统的方面的示例中，控制系统具有与处理器通信的至少一个传感器。

在一些形式中，至少一个传感器配置为用于测量参数并且将测量值传送至处理器。

在一些形式中，处理器配置为基于测量值改变由显示器输出的计算机生成图像。

本技术的另一方面包括增强现实显示接口或设备，增强现实显示接口或设备包括上述头戴式显示系统的各方面的示例。

在上述头戴式显示系统的各方面的示例中，显示单元包括显示器，显示器由透明或半透明材料构成并且配置为选择性地提供使用者可观察的计算机生成图像。

在上述头戴式显示系统的方面的示例中，显示单元包括壳体。

在一些形式中，壳体支撑显示器。

在上述头戴式显示系统的方面的示例中，所述显示单元包括接口结构，所述接口结构联接到所述壳体并且被安排为在所述操作位置中与所述使用者的面部处于相对关系。

在上述头戴式显示系统的方面的示例中，在操作位置，定位和稳定结构配置为支撑显示单元。

在上述头戴式显示系统的方面的示例中，显示器配置为在操作位置中与使用者的眼部对准，使得使用者可以通过显示器至少部分地观察物理环境，而不管由显示器输出的计算机生成图像。

在上述头戴式显示系统的方面的示例中，所述头戴式显示系统进一步包括控制系统，所述控制系统具有与处理器通信的至少一个传感器。

在一些形式中，至少一个传感器配置为用于测量参数并且将测量值传送至处理器。

在一些形式中，处理器配置为基于测量值改变由显示器输出的计算机生成图像。

在一些形式中，所述至少一个透镜包括配置为在所述操作位置与所述使用者的左眼对准的第一透镜和配置为在所述操作位置与所述使用者的右眼对准的第二透镜。

在一些形式中，第一透镜和第二透镜是菲涅耳透镜。

在一些形式中，显示器包括被分割成第一区段和第二区段的双目显示器，第一区段与第一透镜对准并且第二区段与第二透镜对准。

在一些形式中，控制器具有可由使用者的手指选择性地接合的至少一个按钮，所述控制器与所述处理器通信并且配置为当所述至少一个按钮被接合时向所述处理器发送信号，所述处理器配置为基于所述信号改变由所述显示器输出的计算机生成图像。

在一些形式中，所述至少一个透镜包括配置为在所述操作位置与所述使用者的左眼对准的第一透镜和配置为在所述操作位置与所述使用者的右眼对准的第二透镜。

当然，这些方面的一部分可以形成本技术的子方面。子方面和/或方面中的各个方面可以各种方式进行组合，并且还构成本技术的其他方面或子方面。

考虑到以下详细描述、摘要、附图和权利要求书中包含的信息，本技术的其他特征将变得显而易见。

4附图说明

本技术在附图的各图中以举例而非限制的方式例示，附图中的相似参考数字指代相似元件，包括：

4.1面部解剖学

图1a是具有标识的若干个表面解剖学特征的面部的前视图，包括内眦、眉弓和颅顶肌、上唇、上唇红、鼻翼、鼻唇沟和口角。还示出了矢状面的左侧和右侧以及上、下、径向向内和径向向外的方向。

图1b是具有标识的表面解剖结构的几个特征的头部的侧视图，包括颞下颌关节，眉间，鼻梁点，鼻梁，颧弓/骨，耳上附着点，外枕骨隆突，耳下附着点，鼻突点，鼻中隔下点，鼻翼脊点和颞肌。还标示了上下以及前后方向。

图1c是头部的另一侧视图。指出了法兰克福水平面的大致位置。还指出了冠状面。

图1d示出了具有头部表面轮廓以及若干种肌肉的头骨侧视图。示出了如下骨：额骨、蝶骨、鼻骨、颧骨、上颌骨、下颌骨、顶骨、颞骨和枕骨。示出了如下肌肉：小咬肌和斜方肌。

图1e示出了鼻部的前外侧视图。显示了以下骨骼：额骨、眶上孔、鼻、鼻中隔软骨、外侧软骨、眼眶和眶下孔。

4.2结构的形状

图2a示出了在点P处通过结构的横截面的示意图。指示了点P处的向外法线。在该点处的曲率具有正号，并且当与图2b所示的曲率幅度相比时具有相对大的幅度。

图2b示出了在一点处通过结构的横截面的示意图。指示了在点处的向外法线。在点处的曲率具有正号，并且当与图2a所示的曲率幅度相比时具有相对小的幅度。

图2c示出了在一点处通过结构的横截面的示意图。指示了在点处的向外法线。在点处的曲率具有零值。

图2d示出了在一点处通过结构的横截面的示意图。指示了在点处的向外法线。在点处的曲率具有负号，并且当与图2e所示的曲率幅度相比时具有相对小的幅度。

图2e示出了在一点处通过结构的横截面的示意图。指示了在点处的向外法线。在点处的曲率具有负号，并且当与图2d所示的曲率幅度相比时具有相对大的幅度。

图2f、2g和2h示出了密封形成结构。图2f中指示了衬垫的外表面。图2g中指示了该表面的边缘。图2g中指示了点A和B之间的表面上的路径。图2g中指示了A和B之间的直线距离。图2h中指示了两个鞍状区域和一个圆顶区域。

图2i示出了左耳，包括左耳螺旋。

图2j示出了右手螺旋。

图2k示出了右耳，包括右耳螺旋。

图2l示出了左手规则。

图2m示出了右手规则。

图2n示出了在表面上具有一维孔的结构的表面。图示的平面曲线形成了一维孔的边界。

图2o示出了穿过图2n的结构的截面。所示的表面在图2n的结构中限定二维孔。

图2p示出了图2n的结构的透视图，包括二维孔和一维孔。还示出了在图2n的结构中界定二维孔的表面。

4.3头戴式显示器

4.3.1定位和稳定结构

图3a至图3c分别是根据本技术第一示例的头戴式显示系统的定位和稳定结构的侧视图、前视图和俯视图。

图3d是根据本技术的示例的图3a至图3c的头戴式显示器组件的颞臂的截面视图。

图3e是根据本技术的另一示例的图3a至图3c的头戴式显示器组件的颞臂的截面视图。

图4a至4c分别是根据本技术的第二示例的头戴式显示系统的定位和稳定结构的侧视图、前视图和俯视图。

图5a至图5c分别是根据本技术第三示例的头戴式显示系统的定位和稳定结构的侧视图、前视图和俯视图。

图6是根据本技术第四示例的头戴式显示系统的定位和稳定结构的侧视图。

图7a至7c分别是根据本技术的第四示例的变型的头戴式显示系统的侧视图、前视图和俯视图。

图8是根据本技术的第四示例的变型的使用中的头戴式显示组件的俯视图。

图9a和图9b分别是根据本技术的示例的头戴式显示系统的定位和稳定结构的侧视图。

图10a至10c是根据本技术的示例的头戴式显示系统的定位和稳定结构的侧视图。

图11a至11c是根据本技术的示例的头戴式显示系统的定位和稳定结构的示意性侧视图。

图12a和12b是根据本技术的示例的头戴式显示系统的定位和稳定结构的示意性侧视图。

图12c是头戴式显示系统的定位和稳定结构的示意性侧视图，示出了根据本技术的示例的可调节特性。

图13a和13b是包括根据本技术的示例的头戴式显示系统的前额支撑布置的定位和稳定结构的示意性侧视图。

图14a是根据本技术的示例的定位和稳定结构的示意性侧视图。

图14b是根据本技术的示例的定位和稳定结构的示意性侧视图，该定位和稳定结构具有以第一配置和第二配置的示例配置的前部。

图14c是根据本技术的示例的定位和稳定结构的示意性侧视图，其示出了向量位置。

图14d是根据本技术的示例的定位和稳定结构的示意性侧视图，该定位和稳定结构具有以第一配置和第二配置的示例配置的显示单元。

4.3.2接口结构

图15a是根据本技术的示例的使用中的接口结构的穿过轴线A-A的剖开正视图，左手侧示出了接口结构的位置，右手侧示出了由接口结构接合的近似面部区域。

图15b是图15a的使用中的接口结构的侧视图。

图16a、16b和16c分别是根据本技术的第二示例的使用中的接口结构的侧视图、俯视图和前视图。

图17a是穿过图16c的轴线B-B的侧视横截面视图，示出了根据本技术的示例的支撑结构和面部接合表面。

图17b是穿过图16c的轴线B-B的侧视横截面视图，示出了根据本技术的示例的进一步包括支撑法兰的支撑结构和面部接合表面。

图18是根据本技术的第三示例的使用中的接口结构的前俯视图。

图19是根据本技术的第四示例的使用中的接口结构的局部前俯视图。

图20a、20b、20c和20d是根据本技术的第五示例的使用中的接口结构的透视图。

图21a是穿过图20b的轴线C-C的侧视横截面视图，示出了包括直接附接到根据本技术的示例的支撑结构的上部上的泡沫衬垫的面部接合表面。

图21b是穿过图20b的轴线C-C的侧视横截面视图，示出了覆盖泡沫衬垫的面部接合表面，泡沫衬垫被直接附接到根据本技术的示例的支撑结构的上部上。

图22是根据本技术的第六示例的使用中的接口结构的后视图，其中接口结构的宽度W是可调节的。

图23a和23b是根据本技术的示例的使用中的可调节接口结构分别在较宽的透镜宽度XX和较窄的透镜宽度YY处从下方观察的横截面图。从第一透镜的中心轴(例如轴E-E)到第二透镜的中心轴(例如轴D-D)测量透镜宽度。

图24是根据本技术的第七示例的使用中的接口结构的后视图。

4.3.3人体测量数据模型

图25a和25b是根据本技术的示例的基于头部形状变化的尺寸和聚类的人体测量数据模型。

图26a和26b是根据本技术的示例的基于指定面部区域的尺寸的人体测量数据模型。

图27a和27b是根据本技术的示例的基于人体测量界标的尺寸的人体测量数据模型。

4.3.4材料

图28是根据本技术的示例的定位和稳定结构的横截面视图。

图29是根据本技术的另一示例的定位和稳定结构的横截面视图。

图30是根据本技术示例的接合结构(例如，接口结构或定位和稳定结构)在使用时对用户的头部施加压力的特写侧视图，其中压力是施加在表面上的力除以该力作用的面积。

图31是根据本技术的示例的接合结构扭转T的特写侧视图，所述接合结构扭转T用以改进接合，且因此使用接合结构时实现作用在使用者头部上的压力的均匀(或均匀)分布。

图32是根据本技术的示例的使用者头部的至少一部分(例如，冠部)上的定位和稳定结构的特写前视图。

图33是根据本技术的示例的呈绑带形式的定位和稳定结构的弹性部分的特写俯视图。

图34是当根据本技术的示例接合结构的特写侧视图，该接合结构在使用时，在接合使用者头部的突起时是局部顺应性的。

4.3.5VR和AR头戴式显示设备的示例

图35是根据本技术的示例的VR头戴式显示设备的透视图。

图36是根据本技术的示例的控制器和控制系统的示意图。

图37是根据本技术的示例的AR头戴式显示设备的透视图。

5具体实施方式

在更进一步详细描述本技术之前，应当理解的是本技术并不限于本文所描述的特定示例，本文描述的特定示例可改变。还应当理解的是本公开内容中使用的术语仅是为了描述本文所描述的特定示例的目的，并不意图进行限制。

提供与可共有一个或多个共同特点和/或特征的各种示例有关的以下描述。应理解的是任何一个示例的一个或更多个特征可以与另一个示例或其他示例的一个或多个特征组合。另外，在示例的任一项中，任何单个特征或特征的组合可以组成另外的示例。

根据本技术的示例的头戴式显示系统构造和安排成提供平衡的系统，即，在沿使用者的头部和/或面部的任何奇点处不过度收紧，同时提供围绕使用者眼部的基本上完全密封，即，在虚拟现实头戴式显示器的使用中提供或促进完全沉浸。即，根据本技术的示例的头戴式显示系统提供了更均匀的适配，结构和布置成以舒适稳定的方式分配压力(例如，通用和区域负载分配)，以减少热点或局部应力点。

此外，根据本技术的示例的头戴式显示系统包括柔软且柔性(例如，弹性)的材料(例如，透气材料，例如，织物-泡沫复合材料)，其构造和安排成允许与使用者的头部更一致并且缓冲以提供舒适性。此外，根据本技术的示例的头戴式显示系统包括简单的调节机构，以便于在使用者的头部上进行调节并且允许宽的适配范围。

5.1头戴式显示器

5.1.1定位和稳定结构

为了将显示单元保持在其正确的操作位置，头戴式显示系统进一步包括布置在使用者头部上的定位和稳定结构。舒适的定位和稳定结构需要能够以使面部印记和长时间使用带来的不舒适最小化的方式适应由显示单元的重量引起的负载。还需要允许通用配合而不牺牲舒适性、可用性和制造成本。设计标准可以包括在具有低灵巧性阈值的低接触简单设置解决方案的预定范围上的可调性。进一步的考虑包括迎合可以使用头戴式显示系统的动态环境。作为虚拟环境的沉浸体验的一部分，使用者可以在使用头戴式显示系统的同时通信，即说话。以此方式，使用者的下颌或下颌骨可相对于颅骨的其他骨骼移动。此外，在头戴式显示系统(例如，虚拟现实显示器)的使用期间，整个头部可能会移动。例如，移动可包括使用者的上身并且在一些情况下下身的移动，并且具体地，头部相对于上身和下身的移动。

图3a和3b示出了根据本技术的第一示例的用于头戴式显示系统或组件10的定位和稳定结构14。头戴式显示系统10包括头戴式显示单元12(或显示单元12)，以及用于在使用中将显示单元12保持在用户面部上方的操作位置的定位和稳定结构14。

显示单元12包括使用者接口结构11，其被构造和安排成与使用者的面部成相对关系，即使用者接口结构面向或放置成与使用者的面部相对，如图3c所示。使用者接口结构11在显示单元壳体22所容纳的显示器周围延伸。使用者接口结构11可以围绕显示器延伸并且限定到显示器的观察开口(即，用于观察的开口)。使用者接口结构11围绕使用者的眼部延伸，并且可以例如，沿着使用者的鼻子、面颊和/或前额与使用者的面部接合(例如，光密封)。

在图3a至3c的示例中，定位和稳定结构14包括后支撑箍16(也称为后支撑结构)和至少一个连接器，后部支撑箍适于接触使用者头部的区域(例如，可定位在使用者头部的头顶)，连接器构造和安排成将后支撑箍16与显示单元12相互连接(连接)。在所说明的示例中，至少一个连接器包括设置在使用者头部的相应侧上的相对的颞连接器18，相对的颞连接器18将后支撑箍16与显示单元12的显示单元壳体22的相应后缘区域20相互连接，以及前额支撑连接器24，其延伸跨过使用者的额骨以将后支撑箍16与显示单元壳体22的上边缘区域21相互连接(或连接)。然而，应了解，可提供一个或更多连接器以将后支撑箍16与头戴式显示单元12相互连接。

5.1.1.1颞部连接件

每个相对的颞连接器18包括颞臂26。每个颞臂26包括前端28和后端30，前端28安装到显示单元壳体22的相应后缘区域20，后端30形成可释放联接的一部分以将颞臂26连接到后支撑箍16。

在一些形式中，每个颞臂26包括刚性件32、回弹(例如弹性体和/或织物)部件34和布置在后端30处用于连接到后支撑箍16的突片36。在一个示例中，每个颞臂26的一部分在使用中与使用者的头部的，例如在使用者的耳朵上方的，耳上基点附近的区域接触。在一个示例中，颞臂26布置成在使用中大致沿着或平行于头部的法兰克福水平面(FrankfortHorizontal plane)延伸，并且在使用者的例如颊骨上方高于颧骨。

定位和稳定结构14的优点在于其相对自支撑和/或能够保持其形状而不被磨损。这可以使使用者更直观或明显地理解如何使用定位和稳定结构，并且可以与完全松软且不保持形状的定位和稳定结构形成对比。在一种形式中，刚性件提供定位和稳定结构的自支撑方面。

5.1.1.2刚性件

在该技术的一些形式中，例如在刚性件32中，刚性件32可以采取硬化和/或加厚元件的形式。在一种形式中，刚性件32可以封装在每个颞臂26的弹性(例如弹性体和/或织物)部件34内。例如，图3d示出了配置为包封刚性件32的封盖形式的弹性部件34(例如，弹性体和/或织物)的示例。在示例中，织物部件34包括布置在刚性件32的一侧上的面部接触侧，其可提供适于在使用中接触使用者面部的柔软的面部接触表面35。在一些替代形式中，刚性件可以被缝合或以其他方式附接(例如，包覆成型)到弹性部件34，或者弹性部件可以由可以通过热处理选择性地刚化的材料制成。例如，图3e示出了附接到刚性件32的面部接触侧的弹性部件34(例如弹性体和/或织物)的示例，其可以提供在使用中适于接触使用者面部的柔软的面部接触表面35。在一个示例中，弹性部件34可以包括织物材料或织物-泡沫复合材料(例如，透气材料，例如，包括外织物层和内泡沫层的多层构造)，以为刚性件32提供软支撑，以缓冲抵靠使用者的头部以优化舒适度。刚性件32可允许每个颞臂26或与其连接或形成的其他部件在用户未佩戴时保持使用中的形状和配置。有利地，在使用前将颞臂26保持在使用状态可以在使用者戴上定位和稳定结构时防止或限制变形，并且允许使用者快速地适配或佩戴显示系统10。

在一个示例中，刚性件32可以由刚性材料制成，例如

(热塑性聚酯弹性体)。在图3a至3c的示例中，每个颞臂26的刚性件32的刚性性质(即，非延展性)限制了使用时颞臂26的伸长或变形的幅度。有利地，这种构型能够更有效地(即，直接)通过颞臂26传递张力。

在某些形式中，定位和稳定结构可以被设计成例如定位和稳定结构“开箱即用”并且通常进入其使用配置或形状。此外，定位和稳定结构可以被安排成开箱即用，例如，可以形成刚性件以保持定位和稳定结构的一些或部分的形状。有利地，定位和稳定结构的取向对于使用者是清楚的，因为定位和稳定结构的形状通常是弯曲的，非常像使用者头部的后部。即，定位和稳定结构大致为圆顶形。

在此描述的定位和稳定结构的另一个方面是引导显示单元12与使用者的面部直接接触，即，定位和稳定结构的力，即力矢量，可以使显示单元垂直于或法向于使用者的面部施加压力。

在示例中，刚性件32形成杠杆臂(例如刚性件臂32)，即围绕后支撑箍16枢转的装置。有利地，后支撑箍16可以为定位和稳定结构14提供锚定点，因此形成枢转点。刚性件可以围绕后支撑箍16的锚定点铰接，以使得前额支撑连接器24能够相对于使用者的鼻子升高或降低显示单元12的位置。有利地，这种构型可以使夹紧压力的幅度最小化，以稳定使用者头上的显示单元12。

在本技术的一些形式中，刚性件可以是弯曲的，使得其采取月牙形、半圆形或部分月牙形的形状。

刚性件臂32可具有大致细长且平坦的配置(例如，见图3a)。换句话说，刚性件臂比厚(进入纸平面的方向)更长和更宽(在纸平面中从上到下的方向)。在示例中，刚性件臂32的厚度和/或宽度可以沿着其长度的至少一部分变化，例如，刚性件臂32可以沿着其长度包括更宽和更薄的区段，以便于连接和分配负荷。

虽然刚性件臂可以如图3a至5c所示是平坦的，但是应当理解，刚性件臂可以在进入纸平面的方向上具有期望的空间配置(例如，参见图6和7a至7c)，特别是为了允许与使用者面部的形状(例如，使用者头部的侧部区域的形状(例如，参见图7a至7c)改进的对准。如图6和7a至7c所示，刚性件臂具有在所有三个轴线(X、Y和Z)上都具有曲率的三维形状。尽管刚性件臂的厚度可以基本均匀，但其高度或宽度在其整个长度上是变化的。刚性件臂32的形状和尺寸的目的是紧密地符合使用者的头部，以便保持不引人注目并且维持低轮廓(即，没有看起来过于庞大)。

刚性件臂可以具有纵向轴线，该纵向轴线可以理解为基本上平行于纸平面的轴线，刚性件臂沿着该纵向轴线延伸(作为示例，见图5a和图7a中的虚线)。

在该技术的一些形式中，刚性件(例如刚性件臂32)比弹性(例如弹性体和/或织物)部件34刚性更大，并且比显示单元壳体22刚性更小。特别地，刚性件臂和/或弹性部件是这样的，即在组合中，刚性件臂在至少一个方向上或在至少一个轴线中或围绕至少一个轴线赋予弹性部件以形状和增加的刚度。

刚性件32能够沿着其长度弯曲或变形，但是抵抗或防止定位和稳定结构沿着刚性件的纵向轴线伸展(见图5a和图7a中的虚线)。如图5a和7a所示，刚性件的纵向轴线沿着刚性件的长度延伸(例如，大致通过其中心)，并且可以是直的(图5a)或弯曲的(图7a)。刚性件可以是基本上不可延伸的和弹性的。根据本技术的刚性件优选地具有以下特征中的一个或多个：保持其形状，允许部件重新定向力，即力矢量，围绕曲线，例如围绕脸颊、或围绕耳朵，弯曲的能力和/或在某些平面中提供保持预定形式的结构。

在一种形式中，刚性件32可以是柔性的或者能够沿着刚性件的纵向轴线符合使用者的头部。然而，在一种形式中，刚性件可以构造成使得其不能在其宽度上弯曲或变形。这使得定位和稳定结构是舒适的，同时保持其将显示器锚定在适当位置的结构功能(例如，刚性件在一个方向(到使用者的头部上)上是柔性的，而在另一个方向上提供支撑或承载)。

在一些形式中，刚性件32可以具有弓形或弯曲。可以在刚性件的一个或多个选择区域中提供弯曲，以允许刚性件在该区域处容易地弯曲或铰接。弯曲可以是弱化区域，以在刚性件中实现柔性，使得弱化部分用作活动铰链。这种灵活性对于配合较大范围的使用者头部尺寸是有益的。弯曲部可以定位成允许刚性件的部分朝向使用者的耳朵向外弯曲和/或朝向使用者头部的中心向内弯曲。

在一些形式中，刚性件32包括多个狭槽(例如，在臂的每一侧上，即，在臂的前侧和后侧上的狭槽)，并且多个狭槽沿着部件(诸如颞连接器18)形成多个铰链。铰链在每个臂中形成柔性部分。例如，当与没有任何柔性部分的刚性件臂相比时，铰链允许臂铰接并顺应面颊区域的微小变化，并且在头带张紧时更均匀地分配面部上的负载。在一些形式中，在刚性件在大致纵向方向上伸长延伸的情况下，铰链和/或弱化区域可横向于纵向方向延伸或可在纵向方向上延伸以增加允许的顺应性。

在一些形式中，狭槽通常彼此平行，通常彼此均匀地间隔开，并且在臂的厚度中包括类似的宽度和深度。然而，应当理解，狭槽可包括其他合适的布置和配置以改变臂的位置和柔性特征，例如，狭槽的数量，臂的一侧或两侧(前侧和/或后侧)上的狭槽，狭槽之间的间隔、宽度、深度、臂上狭槽的取向或角度(例如，狭槽相对于彼此成角度以提供不同取向的弯曲)。在示例中，这些狭槽中的一个或多个可以填充有柔性材料，例如，由该狭槽形成的窄凹陷或凹槽可以接收柔性材料。在可替换的示例中，铰链可以由通过刚性区段间隔开的多个柔性区段(例如，由柔性或可弯曲材料形成的柔性区段)提供。

在一些形式中，刚性件32可包括引导或限定弹性(例如，弹性体和/或织物)部件(即，后支撑箍16)的拉伸方向或路径的材料。换句话说，使用者沿基本平行于刚性件32的纵向轴线的方向拉伸定位和稳定结构14(见图7a中的虚线)。定位和稳定结构14在其他方向上的拉伸导致刚性件相对于显示单元壳体22的旋转，这是不希望的。刚性件的刚性使刚性件朝向其自然的未旋转的未扭转的和未变形的状态偏置。在某种程度上，这使得定位和稳定结构14成为自调节头戴式显示系统。在示例中，刚性件可以被偏置到特定的尺寸(例如相对较小的配合)，并且刚性件可以例如通过打开或向外弯曲以按比例缩放头部尺寸来针对使用者的头部进行调节，由此符合使用者头部的形状并且根据需要提供支撑。

在一些形式中，弹性(例如弹性体和/或织物)部件可包封刚性件。例如，织物可以包覆模制到刚性件的一侧上(例如，参见图3e)。刚性件可以包封在合适的弹性(例如弹性体和/或织物)材料内，以提高使用者的舒适度和耐磨性(例如，参见图3d)。织物可以布置在刚性件的使用者接触侧上，以提供与使用者皮肤的柔软接触。

在一些形式中，刚性件可以与弹性部件分开形成，然后包含使用者接触材料(例如，Breath-O-Prene^TM)的保护套(封盖或包围件)可以包裹或滑动到刚性件上。在可选的实施例中，刚性件可以通过粘合剂、超声波焊接、缝纫、钩环材料和/或双头螺栓连接件制作。在一个实施例中，使用者接触材料(即，安排成在使用中接触使用者皮肤的柔软或舒适的材料(例如，Breath-O-Prene^TM))可在刚性件的两侧上，或可选地可仅在刚性件的使用者接触侧上，以减小材料的体积和成本。

刚性件也可以由施加到弹性部件的附加材料层形成，例如硅酮、聚氨酯或其他粘性材料，其可以施加到弹性部件以加强弹性部件。也可以使用硅酮珠或聚合物包覆成型。

刚性件可以具有由两种或更多种材料(刚性或半刚性材料)构成的复合结构。例如，可以通过加厚或处理织物使其更硬或阻止材料拉伸来构造刚性件。在示例中，织物可以印刷成使得来自印刷的油墨限制或降低织物拉伸的能力。另外，织物可以在选择的区域中缝合以使其变硬。而且，织物可以在选定区域中超声焊接以使织物变硬。

在一些替代形式中，刚性件可由非织造材料(例如网)构造，使得其抵抗在至少一个方向上的拉伸。可替换地，刚性件可以由编织材料形成，其中材料的纹理被对齐，使得织物在使用时不会在横向上拉伸以固定和锚定定位和稳定结构。

在示例中，刚性件可以由

形成，而显示单元壳体22可以由聚丙稀(PP)形成。PP是具有良好抗疲劳性的热塑性聚合物。

对于形成刚性件32是理想的，因为这种材料抗蠕变。由于这些材料不能整体结合，显示单元壳体22可以包覆成型到刚性件32上以形成牢固的连接，即，臂26的前端28和显示单元壳体22的后部边缘区域20之间的接合。

在替代形式中，刚性件(例如刚性件臂)可由提供高弹性特性的TPE制成。例如，可以使用Dynaflex^TM TPE化合物或

MD-115。壳体可以由聚丙烯(PP)材料制成。在TPE中模制的刚性件的优点在于，其使得刚性件和显示单元壳体能够永久地彼此连接。换句话说，在两个部件之间形成了融合键或化学键(分子粘附)。

将刚性件连接到显示单元壳体的接头可以提供柔性的目标点，并且接头可以成形和形成为允许在期望的方向和程度上弯曲。因此，一旦头戴式显示系统被佩戴并且颞臂26通过来自定位和稳定结构14的后支撑箍16的张力而受到应力，则刚性件32可以在接头处弯曲以允许它们保持面部框架形状，同时帮助将颞臂26相对于使用者的面部保持在期望的位置。

虽然已将刚性件和显示单元壳体描述为永久地彼此连接，但是可以设想，刚性件(即，颞臂)可以例如通过机械夹(卡扣配合)组件从显示单元壳体拆卸。这种布置可以提供具有可更换的显示单元和/或定位和稳定结构的模块化系统。

5.1.1.3后支撑箍(或支撑箍)

后支撑结构或箍16可具有环状形式的箍的形式(类似于图7b中所示的后支撑箍316的环状形式)，并且被安排成具有三维轮廓曲线以适配或符合使用者的头部的后部的形状，例如，使用者的头顶的形状。在示例中，支撑箍提供了一种箍型或环状安排(例如，闭环)，该箍型或环状布置被适配成用于将使用者头部的一部分包围或环绕在它们之间。应当理解，支撑箍不限于环形或圆形，例如，支撑箍可以是椭圆形或部分圆形/椭圆形或C形。后支撑箍16包括顶骨部或顶骨绑带部38，其在使用中适于邻近使用者头部的顶骨，以及枕骨部或枕骨绑带部40，其在使用中适于邻近使用者头部的枕骨。在示例中，枕骨部40优选地在使用中沿枕骨的一部分布置，例如，沿枕骨的邻近或接近颈部肌肉附接到枕骨的接合处的一部分布置，并且顶骨部38优选地在使用中布置在冠状面的后面。在示例中，枕骨部40适于沿着枕骨在颈部肌肉附接到枕骨的接合处上方的一部分定位。接合部也可称为枕外隆突(EOP)。然而，枕骨部40在使用者头部上的确切位置可根据其使用的使用者头部使用的枕骨部40的大小和形状而变化，例如，枕骨部40可定位成邻近枕骨的颈部肌肉所附接的部分，在其上方或在其下方。在示例中，枕骨部40可以布置在枕骨下方或下面靠近颈部肌肉所附接的接合处。后支撑箍16的这种箍状装置(例如，环形或圆形或卵形或部分圆形/卵形或C形)将定位和稳定结构14锚定在使用者头部的后部或后部隆起周围，提供了有效的支撑结构以将重量(即，显示单元)保持在使用者头部的前部。后支撑箍16可由弹性材料形成，弹性材料可用于伸展箍并将后支撑箍16牢固地保持在适当位置。

在示例中，后支撑箍的三维形状可以具有大致圆形的三维形状，该三维形状适于在使用中罩住使用者头部的顶骨和枕骨。

在示例中，枕骨部40与枕骨接合，以便将枕骨部40和后支撑箍16保持在适当的位置，并防止定位和稳定结构向上骑在使用者头部的背面。此外，顶骨部38可以捕获或越过使用者顶骨的上部，从而防止定位和稳定结构沿使用者的头部向下滑回。

后支撑箍16进一步包括相对的连接绑带或突片42(例如，参见图3a)。

在示例中，后支撑箍16在大致竖直方向上定向，即，在大致平行于冠状面的竖直平面中布置。后支撑箍16的这种装置将后支撑箍16适当地定向在使用者头部的头顶，以支撑由连接绑带42施加的横向(即，水平)张力，并支撑显示单元12的重量。

后支撑箍16和连接绑带42可以由弹性和/或织物材料形成以帮助符合使用者头部的形状，例如后支撑箍16和连接绑带42提供伸展能力。而且，在使用者的头部后面的这种弹性和/织物材料可以允许更容易地将显示单元12抬离使用者的面部，例如，当定位和稳定结构14保持在使用者的头部上时，将显示单元12从使用者的眼部移开以与某人交谈。例如，后支撑箍16可以是氯丁橡胶材料，或其他织物-泡沫复合材料(例如，透气材料，例如，包括外部织物层和内部泡沫层的多层构造)，或间隔织物。有利地，织物可以提供软支撑结构以将显示单元12稳定在使用者的头部上，并且允许定位和稳定结构14缓冲抵靠使用者的头部以优化舒适度。

包括颞臂26的部分的后支撑箍可以是可拉伸的。这使得定位和稳定结构14能够被拉伸，这导致舒适的(或相对平坦的)力-位移(或延伸)轮廓。在示例中，当定位和稳定结构14在负载L下被拉伸分开时，应变力可基本均匀地分布在定位和稳定结构14上。因此，定位和稳定结构14相对于位移(x轴)具有相对平坦的力(y轴)分布，从而说明当定位和稳定结构14延伸时，特别是当与现有技术结构相比时，该力变化不大。

5.1.1.4可调节(连接)绑带

绑带将被理解为是设计来抵抗张力的结构。在使用中，连接绑带42是处于张力下的定位和稳定结构14的一部分。在本技术的某些形式中，连接绑带42可以是可弯曲的并且例如是非刚性的。这方面的一个优点是连接绑带对于使用者拉紧他们的头部来说更舒适。

如将要描述的，一些绑带将由于张力而施加弹力。定位稳定结构14的绑带提供保持力以克服重力对显示单元12的影响。这样，绑带可形成定位和稳定结构的一部分，以保持显示单元在使用者头部上的光密封位置。

在一些形式中，定位和稳定结构14提供保持力作为安全余量以克服破坏力对使用中的显示单元的潜在影响，例如来自头部和身体的运动，或对显示单元的意外干扰。绑带可以配置为在使用中引导力以将显示单元12的接口表面拉成与使用者面部的一部分密封接触。在示例中，绑带可配置为系带。

在图3a至3c的形式中，连接绑带42是可调节的并且操作以改变后支撑箍16和显示单元12的显示单元壳体22之间的距离。每个绑带42在使用中穿过相应颞臂26的片36中的孔眼44。通过相应的颞连接器18的片36的每个绑带42的长度可以通过将更多或更少(调节长度，即调节)的绑带42拉动穿过相应的孔眼44来调节。带42可以在穿过片36中的孔眼44之后例如通过钩环紧固装置紧固到自身上，这允许为了舒适和适配(例如，松紧)而精细地或微小地调节带。因此，可调节后支撑箍16与显示单元壳体22之间的距离以适配不同的头部大小。这种可调节的带装置还允许当显示单元12在使用者的头部上时进行调节，例如，使用者可以拉动绑带42以便向后收紧。

在示例中，后支撑箍16和/或带42的厚度和/或宽度可沿着其长度的至少一部分变化。例如，后支撑箍16可以包括沿着其长度的较宽和较薄区段，例如，邻近带42的较宽部分，以便于连接到颞臂26和分配负荷。带42也可以沿其自由端较薄，以便于穿过相应颞臂26中的孔眼44。

在一些布置中，绑带或刚性件提供了一种压柱布置。例如，刚性件可包括具有多个孔的部分，并且绑带42的一端可提供适于压配合到选定的一个孔中的螺柱(例如，包覆模制或超声焊接到绑带)。螺柱和孔配置为提供卡扣配合布置。在其他形式中，绑带可以通过孔和螺柱的布置固定到其自身。

在一些布置中，提供调节机构用于调节后支撑箍16和显示单元壳体22之间的距离。刚性件可以包括孔口，以使绑带42形成环，从而形成绑带42的环状部。刚性件可设置有推片，该推片被弹簧预加载或偏压，以便允许绑带42的环状部分的接合和脱离。握持部分可设置在孔口与推片相对的一侧上，以便使用者将定位和稳定结构稳定在其面部上。握持部分可以通过防止环形部通过孔口被拉回来而防止环形部的拆卸。

在本技术的某些形式中，多于一个的定位和稳定结构14设置有显示单元，每个定位和稳定结构配置为提供对应于不同尺寸和/或形状范围的保持力。例如，一种形式的定位稳定结构14可能适用于大尺寸的头部，但不适用于小尺寸的头部，而另一种形式的定位和稳定结构可能适用于小尺寸的头部，但不适用于大尺寸的头部。这样，显示单元可以设置有一组不同的定位和稳定结构，其适合不同的尺寸和/或形状范围。有利地，显示单元是通用的并且可以更好地适配和舒适。

5.1.1.5对后支撑箍的修改

5.1.1.5.1延伸的刚性件

图5a至5c示出了根据本技术第三示例的用于头戴式显示系统或组件210的支撑件。在图5a至图5c中，相同的附图标记表示与图3a至图3c类似或相同的部份，但增加了200以允许在例如显示装置212、定位和稳定结构214、后支撑箍216、颞连接器218、后边缘区域220、显示单元壳体222、顶骨部238、枕骨部240、连接绑带242等示例之间进行区分。在第三示例中，用于头戴式显示器组件210的支撑不包括前额支撑，即，显示单元212由定位和稳定结构214支撑，而没有任何前额支撑连接器或前额支撑绑带。

图6示出了根据本技术第四示例的用于头戴式显示系统或组件310的支撑件。在图6示出的第四示例中，相同的附图标记表示与图3a至图3c类似或相同的部份，但增加了300以允许在例如显示装置312、定位和稳定结构314、后支撑箍316、颞连接器318、显示单元壳体322、前额支撑连接器324、颞臂326、刚性件332、顶骨部338、枕骨部340，前额支撑绑带348等示例之间进行区分。在第四示例中，用于头戴式显示系统310的支撑件包括相对的颞连接器318，每个颞连接器318具有颞臂326，颞臂326具有延伸的刚性件358。每个延伸的刚性件358可以从相应的颞臂326延伸到后支撑箍316，以在使用中增强对显示单元312的支撑。每个延伸的刚性件358可以沿着后支撑箍316的一部分延伸并且可以延伸到顶骨部338和枕骨部340中的一者或两者中。例如，每个延伸的刚性件358可包括如图6所示的Y形形状，其延伸到顶骨部338和枕骨部340中。可替代地，每个延伸的刚性件358可仅延伸到顶骨部338和枕骨部340中的一个中，例如仅沿着枕骨部340延伸，如下面讨论的图7a所示。在图6的示例中，沿着后支撑箍316的顶骨部338和枕骨部340提供刚性件358的延伸臂的顶骨部和枕骨部，后支撑箍316的顶骨部338和枕骨部340定位成靠近使用者头部的顶骨和枕骨，以支撑后支撑箍316的相应部分。

延伸的刚性件358增加了颞连接器318的长度，从而增加了在后支撑箍316周围产生的杠杆臂力矩。在使用中，当与第一和第二示例相比时，较大的杠杆臂将惯性矩进一步延伸到使用者头部的后方。有利地，这可以通过减小施加到前额支撑连接器324以支撑显示单元312的张力来为使用者提供更好的舒适性。

另外，在显示单元312的重量和由定位和稳定结构314中引起的张力所施加的任何夹紧力的作用下，刚性件358的延伸臂可在使用者头部上提供更均匀的压力分布。

在拉紧前额支撑连接器324时，刚性件358的延伸臂可帮助防止定位和稳定结构314的后支撑箍316在使用者的头部上垂直向上移动，即向上穿行。刚性件358的延伸臂可更有效地将后支撑箍316的枕骨部340在使用者头部的相应枕骨(例如，沿着邻近颈部肌肉附接到枕骨的接合处的枕骨部)下方固定。

换句话说，延伸的刚性件358的枕骨部340与枕骨接合，以便在使用时将枕骨部40和后支撑箍16保持在适当的位置。此外，在使用中，延伸的刚性件358的顶骨部338可捕获或越过使用者的顶骨的上部，以便在使用时防止定位和稳定结构沿使用者的头部向下滑回。

在实施例中，顶骨部338和枕骨部340中的每一个可以具有不同的弹性特性，以便在使用中为使用者面部上的定位和稳定结构提供增加的稳定性。

在示例中，顶骨部338可由可延伸材料构造以允许在使用时调节定位和稳定结构。例如，顶骨部338可以由弹性材料制成。由弹性顶骨部提供的延展性可允许使用者更适合的范围。另外，枕骨部340可以由具有比顶骨部338更低延展性的材料制成。即，枕骨部340可以由与用于顶骨部338的材料相比对于给定的力具有较小伸展的材料构成。这是为了将定位和稳定结构固定在适当位置，同时允许对使用者面部上的显示单元位置进行一些调节。

5.1.1.5.2偏置延伸的刚性件

图7a至7c表示图6的第四示例的变型。在该示例中，每个颞臂326包括偏置延伸的刚性件360。每个偏置的延伸的刚性件360可以从相应的颞臂326延伸到后支撑箍316的枕骨部340，即，基本上采取J形的形式，以便在使用中增强对显示单元312的支撑。

偏置延伸的刚性件360沿着枕骨的一部分延伸，例如沿着邻近颈部肌肉附接到枕骨的接合处的枕骨的一部分延伸，以可靠地将定位和稳定结构314锚定，从而将显示单元312支撑在使用者的鼻子和脸颊上方。

如在图7a和7c中最佳示出的，中间和颞调节机构362、364可以被提供给颞臂326和偏置延伸的刚性件360。中间调节机构362可适于将第一偏置延伸的刚性件360连接到第二偏置延伸的刚性件360，使得中间调节机构362位于第一和第二中间调节机构362之间。中间调节机构362可具有可调节的长度，从而控制刚性件360的相对臂之间的距离。中间调节机构362可以围绕枕骨部的中间区域安装在偏置延伸的刚性件360的相对的臂之间。在一个示例中，中间调节机构362可以是带的形式，带穿过偏置的延伸的刚性件360的相对的臂的相应的后端368中的相对的孔363(参见图7b)。可以通过拉动更多或更少的带362穿过孔363来控制刚性件360的相对臂之间的距离。

颞调节机构364可以沿着使用者的头部的颞部区域设置在每个颞臂326上。颞调节机构364可以是可调节的并且操作以改变偏置的延伸的刚性件360和显示单元壳体322之间的距离。

偏置延伸的刚性件360可以由扁平部件形成，然后弯曲或变形为适合使用的形状。例如，刚性件360可以从片材冲切。

5.1.1.6可调节支撑箍和偏移配置

图9a至10c示出了根据本技术的另一示例的用于头戴式显示系统510的定位和稳定结构514。头戴式显示系统510包括显示单元512，并且定位和稳定结构514被构造成将显示单元512保持在用户面部上的适当位置。

定位和稳定结构514包括：支撑箍516，其可定位在使用者头部的额骨和颞骨之间；以及相对的连接器518，其布置在使用者头部的相应侧上，将支撑箍516互连到显示单元壳体522的相应后边缘区域520。在所示的示例中，当使用时，与头部的前部冠状面相比，连接器518在更靠近中冠状面的位置处连接到支撑箍516的一部分。

每个连接器518包括臂526，其具有安装到显示单元壳体522的后部边缘区域520的前端528和形成联接件564的一部分以将臂526连接到支撑箍516的后端530。

支撑箍516可以具有三维轮廓曲线以适合或符合用户头部的形状。支撑箍516包括前部538(也称为前支撑部或前部支撑部)和枕骨部540(也称为背支撑部或后部支撑部)，前部538布置成大致位于额骨或顶骨上，或位于额骨和顶骨之间(例如接触使用者头部的前部区域)，枕骨部540布置成大致位于枕骨或顶骨上,或者在枕骨和顶骨之间(例如，接触使用者头部的后部区域)。枕骨部540优选地安排成沿着枕骨的一部分(例如，沿着与颈部肌肉附接到枕骨的接合处相邻的枕骨的一部分)，并且额部538优选地布置在冠状面的前方延伸通过耳上附着点。在所示示例中，前部538和枕骨部540横向于矢状面延伸。例如，如图10a至10c所示，支撑箍516的前或前部支撑部538适于在平面539中延伸或位于平面539中，并且支撑箍516的枕骨或后部支撑部540适于在平面549中延伸或位于平面549中，并且平面539和平面549中的每一个适于横向于矢状面延伸。在示例中，平面549可以被称为第一平面，并且平面539可以被称为第二平面，这仅仅是为了区分平面549、539。即，尽管可以使用术语“第一”和“第二”，除非另有说明，它们不旨在表示任何顺序，而是简单地用来区分不同的元件，例如平面。

前部538和枕骨部540可以是刚性部件并包括调节机构562。特别地，前部和枕骨部的刚性部件可以是前面所述的任何形式的刚性件或刚性件臂。在示例中，前部538和/或枕骨部540可以包括多个狭槽(例如，在前部538和/或枕骨部540的一侧或两侧上)，这些狭槽沿着部件形成多个铰链，例如，参见图9a和9b中的枕骨部中的狭槽543。铰链在前部538和/或枕骨部540中形成柔性部分。铰链允许前部538和/或枕骨部540铰接并适应使用者头部的微小变化，并更均匀地分配头部上的负载。

在一些形式中，调节机构562可布置在一个或两个刚性件臂上，和/或在前部538和枕骨部540之间的连接点处。调节机构562可以是可调节的，并且操作以使前部538和枕骨部540相对于彼此移动。在一些形式中，调节机构562可以是可调节的，并且操作以改变前部538和枕骨部540之间的距离(例如，前部538和枕骨部540的平面539、549之间的距离或位移545(例如，偏移)，如图10b所示)。在一些形式中，调节机构562可以是可调节的并且可以操作以改变前部538和枕骨部540之间的角度。

在一些形式中，前部538和枕骨部540可围绕支撑箍516的调节机构562铰接，以使得前部538能够例如相对于冠状面向前或向后旋转，并且枕骨部540能够相对于法兰克福水平面升高或降低。

在一些形式中，前部538和枕骨部540可以铰接以调节前部538和枕骨部540之间的距离。在一些形式中，调节机构562可包括滑动组件，其中至少一个前部或枕骨部可在直列位置和至少一个偏移位置之间滑动。在直列位置种，前部与枕骨部共面。在至少一个偏移位置，前部位于枕骨部的偏移平面(即，非共面)中。偏移平面可以平行于或不平行于枕骨部的平面。

调节机构562进一步可包括引导件566，用于当前部或枕骨部在直列位置和偏移位置之间相对于彼此移动时引导它们中的一个。引导件566可以采用布置在前部或枕骨部中的任一个中的细长狭槽的形式，以及布置在前部或枕骨部中的另一个中的对应引导销的形式。引导件566使得相应的引导销能够在细长狭槽内移动以进行滑动调节。

在一些形式中，引导件566向前部和枕骨部提供凸轮和滑动运动。引导件可以采取直列、弓形狭槽或其他变化的形式，以在前部和枕骨部之间引入附加的运动行为。此外，引导件566可以相对于法兰克福水平面以特定角度布置，以便调节前部和枕骨部538、540的运动行为。

调节机构562使得箍516的前部和枕骨部538、540能够构造成彼此平行和共面，彼此平行和偏移，彼此成角度和与颞臂成角度布置中的任一种或其组合。下面描述一些上述组合的优点。

参照图10a，示出了直列配置，其中前部538布置在与枕骨部540相同的平面中，如虚线所示，即由箍516的前部538形成的平面539与由箍516的枕骨部540形成的平面549共面。前部和枕骨部可相对于彼此移动，例如从直列配置移动到一个或多个偏移位置，例如其中平面539、549不共面。参考图10b和10c，示出了偏移结构，其中前部538已经偏移到与枕骨部540的平面不同但平行的平面中。如图10b和10c所示，前部538可或多或少地偏离枕骨部540(例如，偏移配置形成平面549(例如，第一平面)和平面539(例如，第二平面)之间的间距，距离或位移545，并且调节机构允许选择性地调节间距或位移。即，在图10b和10c中，由箍516的前部538形成的平面539与由箍516的枕骨部540形成的平面549偏移或不共面。在示例中，如图10b所示，偏移平面539、540可以基本上彼此平行，但通过位移545间隔开，使得平面539与平面549不成直线(即，基本上平行但不共面)。在可选示例中，如图10c所示，偏移平面可以不平行，即，平面539被安排成与平面549成一定角度。

在一些形式中，前部和枕骨部被约束成彼此平行的配置，即，这些部分不能旋转离开平行配置。这种配置的示例如图10b和10c所示。图11a和11b分别示出了图10b和10c的相应示意图。

参考图11a的示意性表示，示出了直列配置，即，在前部和枕骨部538、540之间没有偏移。在该配置中，逆时针力矩Mw由显示单元512的重量Fw和其从位于支撑箍516的前部538的接触区域处的显示系统的枢转点541的水平位移D2产生(即，Mw＝Fw×D2)。由于前部和枕骨部538、540都对齐，所以在前部和枕骨部内没有产生内力矩来帮助或阻止由定位和稳定结构514提供的阻力，即，没有由前部和枕骨部产生的顺时针力矩。通过比较，并参考图11b，当在前部和枕骨部之间引入偏移(即，位移D1)时，在箍516中产生相应的顺时针力矩Mt(即，Mt＝Ft×D1)，这有助于抵抗由显示单元512在系统上引起的力矩Mw。

在图11b的平行和偏移配置中，在前部和枕骨部之间引入的间隔产生顺时针的力矩Mt，抵消由显示单元512在使用者面部上产生的逆时针力矩Mw。有利的是，这种结构可以平衡施加在系统510上的作用力矩，从而提高佩戴定位和稳定结构时的使用舒适性。

此外，如图11a至11c所示，枢转点541的位置指示由显示单元512引起的力矩Mw的力矩臂的长度D2。然而，当这个枢转点541在前额上向前移动时(在支撑箍516的不同调节下)，前部538将定位在其上的表面变得更加垂直。虽然这可以减小感生力矩，但是可能需要在支撑箍上增加夹紧压力以抵抗支撑箍516沿面向下滑动。因此，获得这些竞争标准之间的平衡允许实现更优化的解决方案，这有助于使用者的舒适和合身。在一个示例中，前部538(例如，提供枢转点541)被配置和安排成沿着额骨的上部或沿着顶骨的一部分(例如，在头部形状不太垂直的情况下在使用者的前额上方)接合使用者的头部，这允许力的减小以防止定位和稳定结构在使用时在显示单元512的重量下从使用者的头部的前方滑下。力的减小提供了改进的舒适性，同时稳定地支撑显示系统。在示例中(例如，参见图13a)，前额支撑件25(例如，前额衬垫)可以可选地提供给显示单元，以在使用者的前额处提供轻负载接触点，例如，用于增加稳定性。在该示例中，前额支架将施加比前部538小的力，例如以避免前额处的不适(例如皮肤上的红色标记)。

在一些其他形式中，如图11c所示，除了从前部538偏移之外，枕骨部540可以相对于前部538独立地成角度。调节枕骨部540的角度以变得更加垂直取向，使得枕骨部540能够更有效地向定位和稳定结构施加向下的载荷。有利地，这可以更有效地平衡显示单元512的负载，进而产生更稳定的定位和稳定结构。此外，调节枕骨部540的角度可以更有效地将枕骨部锚定到使用者，即，使用者头部的独特形状。在该示例中，调节枕骨部540的角度增加了前部和枕骨部之间的偏移(即，位移D1+)，这增加了箍516中的顺时针力矩Mt(即，Mt＝Ft×D1+)，以更有效地帮助抵抗由显示单元512在系统上引起的力矩Mw。

在一些其他形式中，前部538可相对于枕骨部540独立地成角度(或移动)。使前部成角度可以允许头戴式显示系统的质心最佳地定位在使用者的头部上。有利地，控制质心的位置可有助于平衡头戴式显示系统上的力矩负载，并因此提高定位和稳定结构的稳定性。在使用中，这可以防止头戴式显示系统沿使用者的面部向下滑动。

如图9a至10c的实施例所示，枕骨部540进一步可以包括中间调节机构。在一些形式中，调节机构是连接绑带542的形式。例如，如图10a所示，绑带542可围绕枕骨部540的后部、中部区域安装，穿过枕骨部540的相对臂的相应后部端568中的相对孔563(类似于图7b中的绑带362)。

绑带542可由弹性材料形成，以有助于符合使用者头部的形状。在一些形式中，后端568之间的距离可以通过手动控制，即通过拉动更多或更少的绑带穿过孔563来改变。弹性和手动控制的两种方法都用于在枕骨部540上保持正压力，进而在使用中保持定位和稳定结构。有利地，绑带542在动态加载情形期间(例如，使用者在操作头戴式显示单元512时移动其头部和身体)在定位和稳定结构中维持张力。

在一些形式中，中间调节机构不支撑显示单元512的力矩负载。在这种形式中，前部和枕骨部的配置用于平衡使用者头部上的头戴式显示器，因此不需要绑带542来支撑由显示单元512施加的力矩负载。这样，中间调节机构与定位和稳定结构中的支承负载分离。

如图12a和12b所示，由绑带542施加到定位和稳定结构上的正压力，即预负载，将支撑箍516的枕骨部540保持在靠近使用者头部的枕骨处。由枕骨部540施加的负载在大小上可以是小的，足以抵消在使用时施加到头戴式显示器的动态负载，并且不将过大的压力施加到使用者的枕骨部。施加到绑带542的张力可以帮助防止头戴式显示器在使用中沿着使用者的面部滑动。

例如，图12a示出了由绑带542施加的预载荷的第一示例。在该配置中，逆时针力矩Mw由显示单元512的重量矢量Fw和其从显示系统的枢转点541的水平位移D2产生(即，Mw＝Fw×D2)，并且顺时针力矩Mt经由张力矢量Ft和前部和枕骨部538、540之间的偏移(即，位移D1)在箍516中产生(即，Mt＝Ft×D1)以抵抗力矩Mw。此外，通过向内弯曲枕骨部540(通过由绑带542施加的预载荷)产生附加力矢量Fb，这产生附加力矩Mb(即，Mb＝Fb×D3)。因此，力矩Mt和Mb一起更有效地帮助抵抗由显示单元512在系统上引起的力矩Mw。

图12b示出了由绑带542施加的预负载的第二示例。在该配置中，逆时针力矩Mw由显示单元512的重量矢量Fw和其从显示系统的枢转点541的水平位移D2产生(即，Mw＝Fw×D2)，并且顺时针力矩Mt经由张力矢量Ft和前部和枕骨部538、540之间的偏移(即，位移D1)在箍516中产生(即，Mt＝Ft×D1)以抵抗力矩Mw。此外，通过向外弯曲枕骨部540(通过由绑带542施加的预负载)产生附加力矢量Fb2，这产生附加力矩Mb2(即，Mb2＝Fb2×D3)。在该示例中，力矩Mt抵抗在系统上引起的力矩Mw和Mb2。

在一些形式中，中间调节机构可包括刚性约束的弹性部。例如，刚性约束的弹性部安装在枕骨部540的后部、中部区域周围，并穿过每个后端568中的相对孔563。刚性约束的弹性部的长度可以手动控制，即可以调节，以增加或减少后端568之间的距离，并因此调节定位和稳定结构的尺寸以配合不同形状和/或形状的头部。

刚性约束的弹性部包括弹性部件和非弹性部件。两个部件连接在一起，由此弹性部件的伸长受到非弹性部件长度的限制。在一些形式中，弹性部件在长度上比非弹性部件短，以便允许弹性部件伸长直到伸长的长度等于非弹性部件的长度。例如，当刚性约束的弹性部在使用中安装到定位和稳定结构时，使用者能够向头戴式显示器施加动态负载，例如，使用者跳跃并四处移动，并且弹性部件向使用者的头部施加足够的张力以防止定位和稳定结构滑落。如果使用者对头戴式显示器施加过大的动态负载，则非弹性部件可防止枕骨部540从使用者头部移开，即，松开配合，并确保头戴式显示器不从使用者头部滑落。

参照图12c，定位和稳定结构514可以以提供直观配合和调节的方式呈现高度调节。此外，该结构提供了可迎合使用者的动态运动的响应稳定性。该设计的另一个特征是由显示单元512引起的反作用力由前部和枕骨部538、540适应，同时仍然允许显示单元的精细独立调节。特别地，显示单元512在前和后方向上的调节控制接口结构在面部上的接触压力(例如，调节直到提供给接口结构的前额垫轻轻地接触面部)，前部538中的调节帮助适应不同的头部尺寸和显示单元512在上-下位置中的位置(例如，相对于耳朵的耳机型调节(例如，自调平接触))，同时枕骨部540的调节帮助配合接触点的位置和产生的反力矩的量有助于定位和稳定结构514中的舒适性和负载分布(例如，枕骨部540提供以下特性的组合：用于控制拉动方向的刚性，用于舒适和抓握的顺应性，用于自动保持系统贴合的弹性，以及与可选择的调节联接)。

参照图13b，前额支撑连接器524还可以包括前额支撑刚性件556。在一些形式中，前额支撑刚性件可以被预张紧以向定位和稳定结构514施加力矩负载，该力矩负载促使显示单元壳体522向内旋转，即使用中向后朝向使用者面部旋转(如箭头所示)。有利地，显示单元壳体522被引导到(或朝向)使用者的面部，而不需要定位和稳定结构514被绑带542拉紧以将显示单元拉到(或朝向)使用者的面部。由预张紧的前额支撑刚性件556产生的力矩负载作用类似于显示单元512上的弹簧载荷。图13b的示意性线566和568示出了施加到刚性件556的相应的负载和非负载条件。在负载条件下(线566)，定位和稳定结构在使用者的头部上使用，其中，显示单元512被推向使用者的面部，而刚性件556表现得像板簧，偏离使用者的面部。在未被加载或未加载状态下(线568)，刚性件556被预加载，以便向内偏转显示单元壳体522，以准备接收使用者的面部。

5.1.1.7中央支撑结构

参照图14a至14b，公开了用于头戴式显示系统610的定位和稳定结构614的另一实施例。头戴式显示系统610与图9a至13b中所示的实施例的不同之处在于，头戴式显示系统610进一步包括中央支撑结构662，例如集线器部件，其被布置成围绕使用者的耳朵定位。在所示示例中，中央支撑结构662可包括连接到前部638和/或枕骨部640的定位和稳定结构614的中心部或毂。

在示例中，毂部件662可旋转地连接到前部638(也称为前部)和/或枕骨部640(也称为后部)。前部和枕骨部可绕毂662铰接，以使前部638能够例如相对于冠状面向前或向后旋转，而枕骨部640能够相对于法兰克福水平面升高或降低。

参见图14b，示出了前部638相对于毂662的两种可能配置的示例。在第一示例中(以实线示出)，前部638配置在靠近顶骨的位置。在第二示例中(以虚线示出)，前部638配置在靠近额骨的位置。

在一些形式中，前部638可相对于枕骨部640独立地成角度(或移动)。前部可被调节为朝向显示系统的重心移动。在一些形式中，枕骨部可向上或向下移动以抵靠使用者头部的枕骨支撑定位和稳定结构。在一些其他形式中，枕骨部640可包括平衡显示单元612的一种类型的配重(w)(例如，见图14a和14b)。

参照图14c，在使用中，毂662可引导由前部638和枕骨部640施加的围绕使用者耳朵的力(即力矢量)。例如，在一些形式中，枕骨部640可围绕毂662铰接到偏移并平行于前部638的位置。在该配置中，施加到枕骨部640上的力，即矢量，可围绕毂662的周边并通过前部638平移。

现在参考图14d，在一些形式中，毂部件662也可旋转地连接到显示单元612。显示单元可围绕毂662铰接，以使显示单元能够旋转，即相对于法兰克福水平面移动。例如，显示单元相对于使用者的眼部升高或降低。即，定位和稳定结构可以允许显示单元的向上(例如，上面)枢转运动，以允许显示单元运动到非操作位置，而不需要移除定位和稳定结构(例如，向上翻式)。在一些形式中，显示单元的枢转运动(或枢转运动)涉及包括定位和稳定结构的枢转布置(或枢转运动)。在一些形式中，该枢转布置可以在前额支撑连接器处提供释放机构(例如，释放机构可释放地将显示单元锁定在操作(即，降低)和非操作(即，升高)位置)和/或在临时连接器处提供有限的铰接区域(例如，有限的铰接区域可以限制临时连接器的铰接运动，例如，在到显示单元的连接处)。

在一些形式中，毂部件662可容纳显示单元612的一些重量，从而为头戴式显示系统610创建围绕使用者耳朵且在中冠状面的区域中的枢轴线。这可以减轻前部上的负载并有助于显示单元612围绕毂662的角度调节。

显示单元612的两种可能配置的示例在图14d中示出。在第一示例中，显示单元612被配置在使用者眼部的前方，即，通常与法兰克福水平方向平行。在第二示例中，显示单元被示出为处于使用者眼部上方的升高位置，即相对于法兰克福水平面成角度。有利地，在这两个位置之间移动显示单元612使得使用者能够在使用期间(例如，玩游戏)或者在戴上和脱下头戴式显示系统610之前将显示单元612从他们的眼部移开。

在一些形式中，音频设备(A)，即耳机(例如，噪声消除)，可以位于毂662上(见图14b)。音频设备A可以配置为例如围绕卡扣式特征可释放地与毂662接合。在一些形式中，使用中音频设备A可以放置在集线器662上以封装使用者耳朵。

5.1.1.8材料和复合材料

在本技术的一种形式中，定位和稳定结构14包括由弹性(例如弹性体和/或织物)皮肤接触层、泡沫内层和织物外层的层压物构造而成的绑带。换言之，定位稳定结构14包括至少一个绑带14。在一种形式中，泡沫是多孔的，以使得湿气(例如，汗)能够通过绑带。在一种形式中，织物外层包括环材料以与钩材料部即突片部54接合。在该技术的某些形式中，皮肤接触层由有助于将水分从使用者面部吸走的材料制成。如果使用者在佩戴使用者接口时出汗，这有助于保持舒适性。

在本技术的一种形式中，提供定位和稳定结构14，其配置为具有低轮廓或横截面厚度，以减少设备(或显示系统)的感知或实际体积。在示例中，定位和稳定结构14包括至少一个具有大致矩形横截面的绑带14。在另一示例中，定位和稳定结构包括至少一个具有带一个或多个圆形边缘的轮廓的绑带，以提供更大的舒适度并降低绑带标记或刺激用户的风险。

在一些形式中，定位和稳定结构14的绑带可以至少部分地由至少一种合成聚合物制成或包括至少一种合成聚合物，例如尼龙和/或聚氨酯(例如莱卡)。此外，绑带可包括例如不同材料的不同层。不同的层可以彼此焊接。在示例中，绑带可包括不同材料的不同层，例如，由美学上令人愉悦的材料制成的外层和/或由柔软和/或令人愉悦的材料制成的面向使用者头部的内层。例如，形成箍的顶骨部的绑带可以由便宜和/或舒适的材料制成。在另一示例中，参考图28和29，绑带(例如绑带14)可包括厚度为2.5-4.0毫米(mm)的低密度聚氨基甲酸酯泡沫的内层17，以及配置为围绕内层17的外层15。外层15可由层压层形成，该层压层由尼龙、聚酯、可制造成提供柔软外表面的另一类似材料或其混合物制成。层压层可包括一层或多层。在一些形式中，外层15可以由尼龙和聚酯的混合物形成。因此，绑带材料的选择可以提高绑带的舒适性。

在一些形式中，定位和稳定结构14的绑带的外层15可包括由弹性尼龙编织物制成的弹性部件，该弹性部件形成为在用作刚性件的内层17上自由地(或纵向地)滑动(例如，图28)。刚性件(即内层17)可用作绑带14的框架(或支撑件)，并且可由诸如TPE的材料形成，TPE有利地既重量轻又提供受控的柔性。

在示例中，绑带可以是单层部件，如弹性体/织物。或者，绑带可以是复合或多层部件，例如织物和泡沫复合材料，或外部织物层和内部间隔件面料。绑带可以由弹力纤维或弹性纤维/泡沫复合材料制成，或者可以由其他合适的材料(例如3D间隔件织物或双针织互锁织物)形成。

绑带部和/或不同绑带的不同层的不同材料可取决于具体特性/功能/要求来选择。在示例中，定位和稳定结构的绑带可以是不含BPA的，

可以至少用于绑带的部分。

在一些形式中，期望用于定位和稳定结构的绑带的至少一种材料是透气的。在另一示例中，绑带可以由透气性氯丁橡胶替代品形成。例如，氯丁橡胶替代品可以具有包括多孔，四向可拉伸织物的内部和外部弹性层。内层设计成通过毛细作用将水分从皮肤表面带走，而外层织物是用于接收

钩的环织物。

使用者接触侧上的织物可优选地具有与非使用者接触侧上的织物相同的织物，使得绑带的拉伸特性在两侧上大致相等。而且，优选的是，使用者接触侧上的织物具有与非使用者接触侧相同的热收缩特性。这是为了防止定位和稳定结构在处理或暴露于热或以其他方式热成形时不均匀地变形。

使用者接触侧上的织物可以是与非使用者接触侧不同的织物，使得使用者接触侧上的织物比非使用者接触侧更舒适。

绑带可从材料片切割(例如，火焰层压)，或从窄弹性(例如，弹性体和/或织物)绑带卷切割，然后热成形和超声焊接以产生圆形边缘，然后超声焊接在一起。绑带可以具有允许它们嵌套在片材上以增加产量的几何形状，例如，该几何形状可以是基本上线性的。

在一些形式中，定位和稳定结构可包括配置为单独元件的绑带。这样，定位和稳定结构可以由绑带组件构成，即绑带组件。例如，绑带48可以例如通过焊接接头连接到顶骨部38。单独的元件可以在制造过程中结合在一起。可替代地，定位和稳定结构的绑带可以配置为单件或由单件制成。在另一示例中，绑带48和顶骨部38可从一个材料片材切出。

单独设计绑带件可允许将绑带件制造得相对较小的灵活性，这有助于提高产量和更简单的制造过程。此外，绑带件的设计可在从片材切割时允许较少材料浪费，例如由于顶骨部绑带的大致矩形形状。此外，将绑带组件制造成单独的部件可以允许替换更便宜、更舒适和/或具有美学上令人愉悦的颜色的材料。

通过使用不同的材料，不同的绑带厚度和/或不同的部件，可以额外地减小定位和稳定结构14的带的宽度，并因此减小占地面积。不同的材料和/或更便宜的材料可用于结构14的一些部件或部分，例如具有相同的支撑和/或舒适性。在示例中，与箍的枕骨部相比，箍的顶骨部可具有增加的厚度。这可以增加舒适性。另外，箍的枕骨部具有较小的总体尺寸可允许使用者以额外的运动自由度将其头部向后朝向其脊柱弯曲(例如，在后部方向上)。

相邻绑带部之间的接头可构造为变薄区域或变薄连接部以促进弯曲。变薄区域可用作拐点或铰链(例如，活动铰链)以在需要时提供增加的柔性。弯曲点或铰链可使用热熔接缝带，或具有粘合剂背衬的较薄织物层，或其他增强方法来增强。

这种连接的铰链特征可以允许绑带更好地适应使用者头部的形状。线性和非线性接头的组合可用于实现所需水平的柔性和弯曲方向，以及所需水平的三维成形，以形成由最初为扁平材料(例如织物或纸)的一系列部件构成的部件。这种成形可包括落镖、褶裥、聚拢或弯曲接缝。

在一些示例中，具有不同柔性度的材料可以以交替的方式组合以形成受控的柔性区域。部件可以一个堆叠在另一个的顶部上，并且以其间没有空间的方式超声焊接在一起。使用者接口部件可以由柔软材料构成，例如柔软织物。

在示例中，延伸穿过使用者的额骨以连接到支撑箍16的前额支撑连接器24可以通过焊接连接在一起，例如通过超声波焊接。在示例中，前额支撑连接器24和箍16的部分可以重叠。这些构件可以放置在超声焊接工具中。

超声波焊接工艺的优点在于，齐平或对接接头不会增加接头处的部件的厚度，并且在视觉上是吸引人的，这与其中部件必须重叠的缝合不同，并且缝合导致不均匀的厚度。即使两个或更多个部件的边缘对接在一起并缝合而没有任何重叠或基本重叠以形成针脚，针脚也将产生更粗糙、硬化和凸起的接头。此外，通过超声焊接形成的齐平或对接接头可导致平滑连接，这可减少皮肤刺激、擦伤或面部印记，即使在用接缝加强带加强时。使用重叠超声焊接变型的优点在于，多个部件可以在一个操作中在单个机器中连接。此外，超声焊接工艺可以设计成使得接头体现为部件之间的变薄区域或变薄部分。

在实施例中，绑带可以热成形，然后可以超声切割绑带的边缘。热成型和超声切割的绑带提供圆形边缘，其在使用中提供显著减少的面部印记。此外，热成形的和超声切割的边缘更柔软且摩擦更小，这在使用中在使用者的脸上提供了更舒适的感觉，例如在使用者耳朵周围提供了更舒适的感觉。

在另一实施例中，定位和稳定结构的至少一部分可以由间隔件织物构成，其中间隔件织物的边缘可以超声焊接。这可使间隔件织物的边缘变圆，从而减少面部痕迹并增加使用者的舒适度。

在实施例中，定位和稳定结构的一个或多个方面可以构造成提高舒适性。例如，刚性件可以相对较薄。在另一示例中，绑带可包括封装在泡沫中的尼龙刚性件。在这样的实施例中，可以增加泡沫的密度以改善舒适性和降低感觉尼龙刚性件的机会。或者，泡沫的厚度可用于改变绑带边缘的柔软度或圆度。例如，较厚的泡沫层比较薄的泡沫层更可能产生更圆的角。在另一个实施例中，泡沫可以从一个厚度开始，并且在加工期间被压缩到另一个厚度。

在一个实施例中，使用者接触侧上的泡沫可比非使用者接触侧上的泡沫更低密度或具有更低的硬度。还可以具有一个以上的泡沫层和一个以上的部件。

在一些可选实施例中，刚性件可以包括半刚性模制部件，该半刚性模制部件用软聚合材料例如TPE、TPU包覆模制。聚合物材料提供了在使用中接触使用者面部的较软材料。在一些形式中，模制部件可具有柔软触感或植绒涂层。

在本技术的某些形式中，定位和稳定结构可形成为具有作为外表面的生物相容性材料，例如硅橡胶、织物层压材料等。生物相容性材料可以没有毒性并且降低皮肤反应的任何风险。

在本技术的某些形式中，定位和稳定结构可由耐用材料形成，该耐用材料可经受住日常使用，包括反复拆卸和清洁。

在一些形式中，头戴式显示器的总重量的减小可以与以下各项中的一项或多项的减小成比例：(a)部件数量；(b)定位稳定结构的刚度；(c)接口结构的刚度；以及(d)能够调节头戴式显示器的特征的能力，例如调节例如定位和稳定结构或接口结构的能力。

例如，泡沫(例如聚氨酯泡沫或粘弹性泡沫)或泡沫状部件可以比有机硅部件更轻且更柔顺。在另一示例中，包括诸如织物的轻质材料的间隔件织物可用于跨接定位和稳定结构的各部分，以帮助减轻重量。然而，在需要一些刚度的情况下，使用硅酮或TPE(例如，在框架刚性件中)可能是适当的。

5.1.1.9前额支撑件布置

参考图3a，定位和稳定结构14的前额支撑连接器24可以连接到显示单元壳体22的上边缘区域21。在一些形式中，连接器24可以例如围绕前额支撑件25(例如，见图13a)连接到显示单元壳体22，前额支撑件可以被调节以允许定位和稳定结构适应使用者面部的配置。

5.1.1.9.1前额支撑件

现在参考图13a，前额支撑件25可以连接到显示单元壳体22的上边缘区域21，并且在一些形式中可以机械地联接到前额支撑件连接器24。支撑件25可以包括前额接触部27，其适于与使用者的前额接触以支撑和稳定显示单元12的负载。

前额支撑件25可以配置为基本上是直的或者可以是弯曲的。在连接器(即，前额支撑件25)是弯曲的情况下，曲率通常遵循使用者前额的曲率。虽然这是最可能的结构，但是使用具有相反曲率的前额支撑件25或其任意组合也在本发明的范围内。前额支撑件25可以由热塑性材料制成。

前额支撑件25可以以大致平行于使用者前额的角度呈现，以为使用者提供改善的舒适性。有利地，这可以减小可能由不均匀呈现引起的压疮的可能性。在使用中，一些使用者解剖结构可能需要将前额支撑件25定位在前额上方的较高处。在这种情况下，可以调节支撑件25的呈现角度以适合使用者。

前额支撑件25可设有一个或多个开口。这些开口可适用于多种目的，包括与壳体的连接点，与任何另一支撑表面的连接点，用于将头戴式显示器固定到使用者的绑带(例如前额支撑绑带48)的连接点，以及用于前额接触部分(例如前额接触垫(或前额垫))的孔口。

在前额支撑件25的一些形式中，孔口被设计成接收前额垫。孔口可以以允许使用者调节前额垫的位置的方式围绕前额支撑件25布置。

孔口还设计成允许使用者将前额垫牢固地连接到前额支撑件25上。在一些形式中，孔口被设计成允许使用者将前额衬垫牢固地且可逆地连接到前额支撑件25。在一些形式中，前额垫适于可释放地与前额支撑件25接合。

在一种形式中，前额垫通常为板状或圆盘状。在其他形式中，在使用中垫可具有与使用者的前额的凸起部分相对应的凹面。前额垫的基部的可能形状包括矩形和椭圆形。

在一种形式中，前额垫可以包括一个或多个部分。在实施例中，提供了前额垫的两个基部部分以便位于使用者的左眉毛和右眉毛上方。

5.1.1.9.2前额接触部

前额接触部27包括前额接触表面29，在使用位置，前额接触表面位于使用者的前额区域上。在一些形式中，前额接触部27可以由弹性体材料制成。

接触表面29可任选地包括凸起的表面图案。该图案减少了表面的抽吸效应的可能性，从而减少了该区域中的血液抽取并使接触部分更舒适。凸起图案具有减少出汗的额外益处。在另一实施例中，可以对表面进行喷砂处理以改善通风并降低出汗的可能性。

在一些形式中，接触表面29可具有切除部分以改善接触部的柔性。切除部的另一个优点是接触部27在使用中可以更好地适应显示单元在使用者面部上的滚动和扭转。接触部中的切除部的另一个优点是它们可以减少前额上的单个压力点的影响，例如减少不适。

在一些形式中，接触部包括护套，该护套限定了填充有粘性介质的中空腔室，使得形成接触表面29的护套的壁在其背离使用者的前额区域的一侧上基本上承受粘性介质的压力。填充有粘性材料的中空腔室可以用作使用者与定位和稳定结构的其他部件之间的接触部分，例如支撑箍的部分，并且还可以用于接口部中。

在一些形式中，前额接触部可包含包括橡胶和柔性塑料的材料。在一些实施例中，接触部由固化的液体硅橡胶或具有合适硬度的硅酮构成。这些示例仅仅是说明性的，并不以任何方式进行限制。

5.1.1.9.3前额支撑连接器绑带

如图3a至3c所述，定位和稳定结构14的前额支撑连接器24包括前额支撑绑带48，前额支撑绑带48布置成大致沿着或平行于使用者头部的矢状面。绑带48适于连接在显示单元壳体22的上边缘区域21和后支撑箍16的顶骨部38之间。在一个示例中，绑带48可以不可调节地连接(例如，通过焊接连接)到顶骨部38，并且带48可以通过调节机构50可调节地连接到显示单元壳体22。

绑带48是可调节的，以实现前额支撑连接器24的尺寸控制。如图3a和3c所示，绑带48的端部或突片部54穿过显示单元12的上边缘区域21中的前额支撑孔52。绑带48可以在穿过显示单元12中的孔52之后例如通过钩环紧固装置固定到自身，其允许为了舒适和适配(例如，松紧)而精细地或微小地调节带。在一个示例中，前额支撑绑带48可以包括与后支撑箍16和/或连接绑带42类似的材料，例如，织物-泡沫复合材料(例如，透气材料，例如，包括外织物层和内泡沫层的多层构造)。

前额支撑连接器24支撑显示单元12的重量。绑带48在显示单元12的上边缘区域21和箍16的顶骨部38之间的长度可以通过拉动更多或更少的绑带48穿过孔52来调节。因此，绑带能够被调节以相对于使用者的鼻子升高或降低显示单元12的位置，例如，相对于使用者的面部调节角度或升高显示单元12。有利地，这种调节可以移动显示单元壳体22远离使用者的鼻子以减轻在面部、鼻子和/或脸颊上感觉到的压力。前额支撑连接器24将显示单元12固定就位，使得显示单元不会在使用者的头部上向下或侧向滑动。

在一个示例中，前额支撑绑带48的厚度和/或宽度可以沿着其长度的至少一部分变化，例如，前额支撑绑带48可以沿着其长度包括更宽和更薄的区段，以便于连接和分配负荷。

在一个示例中，调节机构50在使用中定位成不与使用者的额骨区域接触。

在可选示例中，定位和稳定结构14不包括前额支撑连接器24/前额支撑绑带48，例如参见图5a至5c的示例。

图4a至4c示出了根据本技术的第二示例的用于头戴式显示系统110的支撑件。在图4a至图4c中，相同的附图标记表示与图3a至图3c类似或相同的部份，但增加了100以允许在例如显示装置112、定位和稳定结构114、后支撑箍116、颞连接器118、后边缘区域120、显示单元壳体122、前额支撑连接器124、颞臂126、顶骨部138、枕骨部140、连接绑带142、前额支撑绑带148、调节机构150、前额支撑孔152、端部154等示例之间进行区分。参照图4c，前额支撑连接器124还可以包括前额支撑刚性件156。前额支撑刚性件156可以为使用者的鼻子和脸颊上方的显示单元112提供进一步的稳定和支撑，即，减轻使用者的鼻子和脸颊上的压力。刚性件156可以连接到上边缘区域121并且形成前额支撑孔152的至少一部分以接收绑带148的端部或突片部154，用于定位和稳定结构114的尺寸调节。如图所示，前额支撑绑带148布置在前额支撑刚性件156下方以用于舒适性和负荷分配。

在一些形式中，调节机构150还可以包括角度调节机构，用于容易地将遮光板从使用位置提升到收起位置，即，未使用位置。

在一个示例中，系统可以构造和安排成用于将一个或多个部件从显示单元重新分配到定位和稳定结构，例如，将重量从显示单元重新分配到定位和稳定结构。例如，前额支撑刚性件156和/或前额支撑绑带148可以用于至少部分地支撑一个或多个非定位的基本电气部件，例如电池、硬盘驱动器存储，以将重量从使用者头部的前方转移到更中心的位置，即，平衡显示单元的重量。在可选示例中，显示单元的一个或多个部件可以至少部分地由后支撑箍116和/或颞连接器118支撑以重新分配重量。

5.1.2接口结构

根据接口结构在何处与使用中的面部接合的设计意图，可以部分地表征使用者接口。一些接口结构可限于与使用者面部的突出超过接口结构的面部接合表面的曲率弧的区域接合。这些区域通常可包括使用者的前额和颊骨。这可能导致使用者在局部压力点不舒服。其他面部区域可以根本不通过接口结构接合，或者可以仅以可忽略的方式接合，从而可能不足以增加夹紧压力的平移距离。这些区域通常可包括使用者面部的侧面，或邻近并围绕使用者鼻子的区域。在使用者面部的形状与接口结构之间存在不匹配的程度上，其中之一或二者都形成适当的接触或其他关系。

在本技术的一些实施例中，接口结构可以包括单个密封形成元件，该密封形成元件在使用中覆盖鼻脊区域，额骨区域以及面部的左和右眶下缘区域中的每一个的一部分。在一些实施例中，接口结构可以设计用于大规模制造。例如，接口结构可以设计成舒适地配合各种不同的面部形状和尺寸。

参照图8，在本技术的一种形式中，头戴式显示系统410还包括接口结构411，该接口结构提供面部接口或面部接合部413，该面部接口或面部接合部被安排成在使用中与使用者的面部接合并处于相对关系。在一些形式中，接口结构411可以提供缓冲功能，从而提高使用者的整体舒适度。在一些形式中，面部接口413可被布置成在使用中至少部分地阻挡光进入显示单元壳体422。

接口结构411在显示单元壳体422所容纳的显示器周围延伸。接口结构411可以在显示器周围延伸并且限定显示器的观察开口。在示例中,面部接口413围绕使用者的眼部延伸，并且可以例如，沿着使用者的鼻子、面颊和/或前额与使用者的面部接合(例如，光密封)。

定位和稳定结构414可连接到显示单元壳体422，由此本技术的接口结构411保持在使用者面部上的可操作位置。在一些替代形式中，定位和稳定结构414可附接到接口结构411的一部分，借此将本技术的接口结构411固持在使用者面部上的可操作位置中。

图15a示出了使用中的接口结构611的另一实施例的正视剖视图，其中接口结构611以其他方式大致形成为在中心轴线A-A的任一侧上对称。中心轴线A-A的左手侧示出了接口结构611的示例，因为其在使用中可定位成大致围绕使用者眼部的周边与使用者的面部接合。中心轴线A-A的右手侧示出了接口结构611下方的使用者面部的示例，示出了在使用中可与接口结构611接触的面部区域。从广义上讲，接口结构611可以形成在颅顶肌601，使用者的蝶骨603的区域上，跨越蝶骨603与左或右颧弓607之间的外颊区域605，在颧弓607上方，从颧弓607朝向翼脊619跨越内颊区域609，以及在使用者鼻梁点下的鼻脊617上，以将使用者面部的一部分封闭在其间。

接口结构611提供围绕使用者眼部的周边的基本上连续的面部接口或面部接合表面613，即，面部接口或面部接合表面613适于在下述区域接触使用者的面部：上眦、蝶骨的区域上，跨越蝶骨与左或右颧弓之间的外颊区域，在颧弓上方，从颧弓朝向翼脊跨越内颊区域，以及在使用者鼻梁点下的鼻脊上，以将使用者面部的一部分封闭在其间。也就是说，接口结构611提供围绕使用者的整个眼部的连续接触(例如，至少光密封)，以防止或至少减少不希望的光的进入。在这点上，基本上连续的面部接口或面部接合表面613可以沿其周边形成轮廓和/或成角度，以符合或紧密地遵循患者面部的轮廓/面部轮廓。

在使用中，接口结构611可以压靠在使用者的面部上(例如，经由定位和稳定结构)，并且接口结构611被配置和安排成使得施加到使用者面部的压缩力或负载围绕其周边分布或散布，使得负载不集中在最小数量的接触点上。此外，接口结构611包括围绕其周边的变化的柔性，该柔性配置为允许力选择性地分布到使用者的面部上。例如，接口结构可以包括在第一区域处的第一顺应度和在第二区域处的第二顺应度，并且第一区域和第二区域围绕接口结构的周边配置，以允许力选择性地分布到使用者面部上。这种布置允许更高水平的压力分布在使用者面部的更适合吸收压力的区域上，例如眦和蝶骨。

在本技术的一些形式中，提供了一种系统，其中接口结构与显示单元壳体整体形成。在本技术的一些形式中，例如图15b、16a至16c、18、19和20a至20d所示的实施例中，提供了一种系统，其中接口结构形成为单独的可移除部件，该可移除部件配置为与显示单元壳体集成在一起并由显示单元壳体保持，从而在使用中与使用者面部接合并处于相对关系。也就是说，显示单元壳体可以提供共同的框架，该框架被配置和安排为可移除地保持多个接口结构中的每一个(每一个对应于不同的尺寸和/或形状范围和/或材料类型)，以允许基于适配或使用者偏好来交换接口结构的变体。

参考图8，当接口结构411形成为可移除部件时，可形成多个接口结构411实施例，其中每一实施例配置为对应于不同大小及/或形状范围。例如，头戴式显示系统410可以包括适用于大尺寸头部的接口结构411的一种形式。这可能不适用于具有较小尺寸头部的使用者，并因此可能导致舒适性和性能降低。适用于小尺寸头部的接口结构411可能不适用于大尺寸头部，并且可能同样导致使用者的舒适性和性能降低。因此，可移除的接口结构411可以是有利的，因为其使得使用者能够定制头戴式显示系统410并选择最适合其个人面部仿真特征的接口结构411。在一些进一步的实施例中，使用者可以测量他们的面部仿真特征，以便定制设计和形成合适的接口结构411。可移除的接口结构411还允许诸如医疗用途的应用，其中结构411可以是一次性的或者可以允许单独的清洁以符合外科手术。

参照图15b，当接口结构611形成为可移除部件时，其可形成为包括刚性或半刚性材料的底盘621，该底盘621配置为便于与显示单元壳体622接合。例如，在一些实施例中，底盘621可以由塑料材料形成。底盘621可以包括围绕其周边的一个或多个接合元件623，接合元件623配置为与配置在显示单元壳体622上的对应元件可拆卸地配合。合适的接合元件可以包括夹子、紧固件、磁体或维可牢尼龙搭扣(Velcro)中的一个或多个，只要在任何给定实施例中使用的接合元件的数量和位置能够确保底盘621和显示单元壳体622彼此相对固定而不允许在它们之间发生显著的滑动。例如，如图15a和15b所示，接合元件623可以是两个彼此横向间隔开的夹子，以便定位在中心轴线A-A的对称相对侧上。在图16a至16c中示出了类似的接合元件723。在一些另外的实施例中，除了在底盘的使用中上部形成的夹子之外，一系列凹痕可以在底盘的使用中下部形成。如本领域技术人员将理解的，接合元件的其他组合也被认为在本技术的功能范围内。在一些进一步的实施例中，显示单元壳体可包括与底盘的外周缘接合的凹槽，以便为接合元件提供附加的垂直支撑，并进一步减小显示单元壳体和接口结构之间的相对运动。

底盘621用作接口结构611的其余部分的基部。另外，底盘621可以为接口结构611的接口支撑结构615提供一些刚性和必要的结构，并且也通过接口支撑结构提供到面部接口或面部接合表面613。底盘621可以粘合地接合到支撑结构615上，或在一些实施例中机械地结合到支撑结构615上，其中用于将底盘621接合到支撑结构615上的方法取决于材料的组成以及它们的具体结构。底盘621通常可横向弯曲穿过使用者的面部。在一些实施例中，曲率通常可以对应于使用者面部的曲率。在一些实施例中，例如在图16b中，底盘721的曲率可以相对较小，其中支撑结构715被形成为从其延伸以桥接至使用者面部的距离，并且因此具有横向跨过使用者面部的变化的深度。换言之，与在靠近使用者面部的中心轴线A-A的区域中形成的较小深度相比，支撑结构715可以在邻近使用者面部的侧面的区域中延伸至较大深度。在一些实施例中，底盘621、721、821可以有利地保持相同的尺寸和形状，而接口结构611、711、811的其余部分可以变化，以便提供多个模块化实施例，或适合使用者的个人面部仿真特征的定制设计的模块化实施例。

在一些实施例中，底盘、支撑结构和接口结构的面部接合表面中的两个或更多个可以一体地形成为单个部件，单个部件包括不同的厚度和跨越其的精加工，以便在底盘处提供期望水平的刚性或在面部接合表面处提供期望水平的缓冲效果。例如，在一些这样的实施方案中，接口结构可以由单个硅树脂主体形成。在可选实施方案中，接口结构可以由泡沫或弹性体材料一体地形成为单个部件。

在一些实施例中，底盘721可以形成为与接口结构711的其余部分分离的部件，该接口结构制造为单个整体形成的主体(例如，见图16a至16c)。例如，在一些实施例中，面部接口或面部接合表面713'的一个或多个区域可以围绕接口结构711'的周边一起形成为从支撑结构715'(例如，参见图17A)伸出的向内突出的法兰样边沿(例如，膜或折片)。可替代地，在一些实施例中，面部接合表面713”可以由类似弹簧的支撑法兰725”支撑，该支撑法兰源自支撑结构715”并且基本上隐藏在面部接合表面713”下方(例如，见图17b)。例如，支撑法兰725”和支撑结构715”都可以由硅酮形成，其中支撑法兰725”的材料厚度比支撑结构715”的材料厚度更薄，从而为接合使用者面部的接口结构711”的部分提供更顺应但有弹性的弹簧样支撑。在一些实施例中，面部接合表面713”可松散地覆盖在支撑法兰725”上，使得每个面部接合表面可独立地响应在使用中与使用者的面部相互作用时施加的压缩压力。在一些实施例中，覆盖的面部接合表面713”可以与支撑法兰725”结合，覆盖的面部接合表面覆盖在支撑法兰上，由此它们有效地形成单个主体，该单个主体一致地响应于在使用中与使用者的面部相互作用时所施加的压缩压力。

面部接合表面713可以包括一个或多个硅酮区域，或一层或多层织物材料或泡沫。面部接合表面713的一个或多个区域可以被形成为具有变化的厚度和/或变化的表面光洁度，由此当在使用中被压靠在使用者的面部上时，所得到的面部接合表面713可以沿其具有可变的顺应性。

面部接合表面713中的一些或全部可以是摩擦(相对)减小的区域。当使用硅酮时，这可以通过提供所谓的磨砂表面来实现。在具有减小的摩擦区域的情况下，与没有减小的摩擦区域的情况相比，密封表面可粘附到使用者的面部。例如，可以提供摩擦减小的区域以允许使用者的鼻子的侧面沿着面部接合表面713自由地滑动。同样地，具有(相对)减小的摩擦外表面光洁度的织物或泡沫材料可用于形成面部接合表面713的一部分或全部。

面部接合表面713的一些或全部可以是(相对)高摩擦的区域。当使用硅酮时，这可以通过提供所谓的抛光表面来实现。在具有高摩擦区域的情况下，与没有减小摩擦区域的情况相比，密封表面可以更好地粘附到使用者的面部，从而减小显示单元壳体722的滑动。同样地，具有(相对)高摩擦外表面光洁度的织物或泡沫材料可用于形成面部接合表面713的一部分或全部。

在一些实施例中，面部接合表面713的一个或多个不同区域可以被形成为具有不同的光洁度或不同的摩擦水平，以便优化面部接合表面713的抓握和保持性能，同时还改进使用者舒适性(例如，具有磨砂表面的一个或多个区域以及抛光表面的一个或多个区域)。在一些实施例中，可以使用两种或更多种材料的组合来形成整个面部接合表面713，其中在不同的区域中可以使用不同的材料。这可以改善显示单元壳体722的保持力，同时也提高使用者的舒适度。

在一些实施例中，面部接合表面的热芯吸性能可以通过使用硅酮材料来改进，由此可以改进使用者的舒适性。

参照图18和19，支撑结构715可形成为包括一个或多个不同的区域715'、715”，这些区域具有不同的厚度和/或通过增加加强肋715”’来进一步支撑。在一些区域中，支撑结构可以更薄715'，或一般地提供较小的压缩阻力，例如在邻近使用者颧弓、颊骨和鼻子的区域中。在一些其他区域中，支撑结构可以更厚715”，或者一般地可以构造成例如在邻近使用者前额或蝶骨的区域中提供更大的抗压性。在一些实施例中，支撑结构715的厚度可以在其上递增地变化，而不是作为具有单一厚度的不同区域。在一些实施例中，加强肋715”’可以形成为较厚材料的宽区域，而在其他实施例中，加强肋715”’可以形成为由窄的和/或较不顺应的材料制成的系带样支撑件。

支撑结构715的较薄区域可以为上面的面部接合表面713提供更柔顺但有弹性的衬垫支撑。例如，在一些实施例中，较薄区域可以由具有0.3-0.5mm厚度的硅酮材料形成。相反，支撑结构715的较厚区域可以为上面的面部接合表面713提供较不顺应、更有抵抗力和相对刚性的结构支撑。例如，在一些实施例中，较厚区域可以由厚度为1.5-2mm的硅酮材料形成。通过由多个不同的较厚和较薄区域或厚度递增变化的混合物形成形成支撑结构715，可以优化支撑结构715的负载抗性。因此，在使用中，接口结构711在围绕使用者面部周边的任何给定点处的总顺应性可以是底盘721、支撑结构715和面部接合表面713的特性的结果。

在一些实施例中，可能有利的是接口结构711针对弹性和刚性平衡顺应性，以便在使用中当抵靠着使用者的面部压缩时分散由对接结构711施加的阻力。另外，可能有利的是提供一种接口结构711，其中当在使用中与使用者的面部相互作用时施加的压缩压力的平移距离在使用者面部的更适合吸收压力的区域上分散，而不是允许负载局部地集中在最少数量的接触点上。因此，所公开的接口结构711的整体顺应性可以形成为允许面部接合表面713适合于模制到使用者的面部。这可以有利地减小面部接合表面713的与使用者的面部间隔开的区域，或不与使用者的面部充分地相互作用的区域，以利于协助分散压力。例如，参照图15a，使用者的上颧骨601和蝶骨603在颞部下方的区域能够承受较高的压力水平，而使用者的颧弓607的任一侧上的区域能够承受较低的压力水平。此外，对于一些区域，优选的是仅接收相对较轻的压力或根本不接收压力，例如在颧弓607本身上或在使用者的鼻脊617上。在仅能承受光或基本上不承受压力的区域中，有利的是，面部接合表面713是高度顺应的，以便在那里轻轻地相互作用，由此减少或防止不希望的光的进入。

在一些进一步的实施例中，接口结构811可以包括分立底盘821、支撑结构815和面部接合表面813(例如，参见图20a至20d)。例如，面部接合表面813'可以形成为直接附接到支撑结构815的上部827的泡沫衬垫829'(例如，参见图21a)。支撑结构815的上部827可以形成为从支撑结构815的壁的周边向内延伸，作为弹簧样法兰，其用于支撑面部接合表面813'以防止在使用中弯曲。

在一些替代实施例中，面部接合表面813”覆盖直接附接到支撑结构815的上部827(例如，见图21b)的泡沫衬垫829”，使得泡沫衬垫829”在面部接合表面813”下方。例如，硅酮或织物材料面接合表面813”可松散地支撑或至少部分地结合在泡沫衬垫829”上。在另一种形式中，面部接合表面813”可以至少部分地在泡沫衬垫829”上或超过泡沫衬垫829”延伸。泡沫衬垫829”可用作弹簧样顺应性但有些弹性的衬垫支撑件，该衬垫支撑件隐藏在面部接合表面813”下方。在这样的实施例中，接触使用者面部的材料可以是比泡沫更容易清洁的材料，并且因此可以改善接口结构811的卫生。

泡沫衬垫(例如，泡沫衬垫829'，泡沫衬垫829”)可以例如由任何合适的材料制成，如以下示例材料中的一种或多种：聚乙烯、PU、EVA。在一些情况下，泡沫衬垫可以是半开放闭孔泡沫，例如由聚氨酯制成的泡沫。半开孔泡沫衬垫可具有有限的渗透性，例如，在约0至20升/分钟范围内的渗透性特征。穿过泡沫衬垫的横截面可以采取基本上三角形或梨形的形状，具有遵循使用者面部轮廓的密封面。所使用的泡沫可以限定整个接口结构811的物理特性。泡沫可以允许接口结构811适应主要变化，并且成功地符合使用者面部的轮廓。泡沫衬垫的柔顺特性还可以提供微调节，并且因此当与使用者的皮肤相互作用时可以形成舒适的接口层。

在本技术的另一个示例中，泡沫衬垫829”可以固定(可拆卸地或永久地)到支撑结构815上，或者在一些进一步的实施例中，直接固定到底盘821上。泡沫衬垫829”可被构造成沿其不同区域具有变化的刚度，以便增加使用者的舒适性。

在本技术的某些形式中，接口结构的面部接合表面可包括由半可压缩材料形成的衬垫，所述半可压缩材料诸如致密泡沫(例如，聚氨酯泡沫或粘弹性泡沫)或其他类似材料，如橡胶，其可形成为大致可弹性压缩，同时在某种程度上抵抗压缩。所得的半刚性但可弹性压缩的衬垫可另外形成为保持具有相对较小半径的曲率，从而提供“通用尺寸(one-size-fits-most)”的使用者接口衬垫。

在本技术的一些形式中，接口结构可在宽度和/或形状的范围内调节尺寸，以便可定制为使用者的面部仿真特征。例如，参照图22，接口结构911可包括两个可调节的面接合表面913'，每个面接合表面913'位于接口结构911的左手侧和右手侧中的相应一侧。每个可调节的面部接合表面913'可以相对于彼此可滑动地移动，并且相对于基本上刚性的底盘920可移动。当可调面部接合表面913'可滑动地彼此远离移动时，接口结构911的总宽度W可以增加。当可调面部接合表面913'可滑动地朝向彼此移动时，接口结构911的总宽度W可以减小。在一些实施例中，接口结构911还可包括两个静态面部接合表面913”，一个跨接在使用者的鼻子区域上，一个跨接在使用者的前额区域上。两个静态面部接合表面913”中的每一个可形成为具有足够的长度，由此两个静态面部接合表面913”的相应远端914”与可调面部接合表面913'的相应远端914'重叠。这样，可调节的和静态面部接合表面913'、913”可以一起形成围绕使用者眼部的功能上连续的接口结构911。所得到的接口结构911可以为使用者的个人面部仿真特征提供改进的配合，这可以有利地改进接口结构911在紧固定位和稳定结构时增加施加到使用者面部的夹紧压力的平移距离的能力。这还可以提高接口结构911的舒适性，并且可以减少局部压力点的情况。在一些进一步的实施例中，静态面接合表面913”可以形成为具有这样的形状和长度，从而它们还可以屏蔽显示单元壳体922的内部，以防止不期望的光进入。在一些进一步的实施例中，静态面接合表面913”可以形成为具有一种形状和长度，由此在静态面接合表面913”与可调节面接合表面913'之间形成气隙。这可以有利地改善头戴式显示系统910的透气性和舒适性。

在一些实施例中，可调节面部接合表面913'可以通过相应地调节目镜923在显示单元壳体922内的相对位置而相对于底盘920或显示单元壳体922移动。例如，参考图23a和23b，通过显示单元壳体922的目镜923的轴线D-D、E-E的相对位置可以是可调节的。在一些实施例中，可通过移动从显示单元壳体922向外突出的可滑动突片来进行调节。由于使用者眼部之间的间隔可以与使用者头部的宽度成比例，因此对目镜923的相对位置的调节也可以提供对接口结构911的宽度的适当调节。例如，穿过目镜923的轴线D-D、E-E的相对位置可以从较宽的宽度XX(图23a)移动到较窄的宽度YY(图23b)，因此也将面部接合表面913'的总宽度从较宽的宽度XX'(图23a)到较窄的宽度YY'减小成比例地对应的距离(图23b)。同样，目镜923可以从较窄宽度YY(图23b)移动到较宽宽度XX(图23a)，从而将面部接合表面913'的总宽度从较窄宽度YY'(图23b)到较宽宽度XX'增加成比例地对应的距离(图23a)。在一些实施例中，围绕鼻架931的面部接合表面也可通过轴线D-D、E-E的相对位置穿过目镜的运动而可调节地运动。例如，当接口结构911移动到较窄配置(例如，图23b)时，鼻架931可调节地变窄并定位到显示单元壳体922中的目镜之间的空间中，或者当接口结构911移动到较宽配置(例如，图23a)时，鼻架可调节地拉得较宽并从显示单元壳体922中的接目镜之间的空间移除。

在一些可选实施例中，可调节面接合表面可通过独特配置的调节机构相对于底盘移动，所述调节机构例如为可滑动突片或齿条齿轮式调节机构。

鼻子的侧面，包括鼻骨上方、接近上颌骨的额突以及外侧软骨的轮廓在使用者之间可以是高度可变的。此外，当通过接口结构在鼻梁上施加力时，鼻梁可能特别敏感。此外，在使用中避免堵塞使用者的空气通道可能是重要的。因此可形成接口结构以避免对鼻区施加压缩压力。参照图15a和15b，底盘621包括鼻架631，该鼻架在其他基本上连续的面部接合表面613中有效地留下间隙。鼻架631可以形成为比使用者的鼻子更宽和更深，以便避免上述的一个或多个潜在问题。在一些进一步的实施例中，鼻架631可以是大致鞍形的。鼻架631可以形成为面部接合表面613的其余部分的延续部分，或者在一些实施例中，鼻架631可以形成为面部接合表面613的不连续部分。在鼻架631为不连续部分的实施例中，鼻架631可形成为可拆卸的。这可以有利地提高清洁鼻架631的容易性。在图16a至16c和图20a至20d中还示出了示例性鼻架731、831。

例如，在一些实施例中，设置到底盘1021上的鼻架1031的面部接合表面1013可以由能够容易地向内弹性弯曲的柔韧材料形成，如折片1033，以便容纳使用者的鼻子(例如，见图24)。在使用中，折片1033可以位于使用者鼻梁的侧部。在一些实施例中，鼻架631的面部接合表面613可以形成为松散材料的罩，其允许使用者的鼻子进入其中而不施加任何显著的阻力。可替代地，在一些实施例中，鼻架631的面部接合表面613可以由高度可拉伸和可挤压材料的一部分形成，如织物或泡沫中的一种或多种。

通常，根据本技术的接口结构可由一种或多种材料构成，例如硅酮、织物材料或泡沫。例如，在本技术的某些形式中，接口结构可包括粘弹性聚氨酯泡沫层。在另一示例中，在本技术的某些形式中，接口结构可包括包覆模制到聚碳酸酯或尼龙底盘上的液体硅橡胶(LSR)层。

在本技术的某些形式中，接口结构由例如硅橡胶的生物相容性材料构成。

在本技术的一些形式中，接口结构的一个或多个部分可形成为基本上不透明的。在本技术的一些进一步的形式中，接口结构的一个或多个部分可以是有色的无光泽黑色。这有利于减少不希望的光通过接口结构本身进入。

应该理解的是，材料的选择可以影响接口结构的可压缩性、柔顺性和/或弹性。例如，具有不同密度的不同泡沫将具有相应不同的压缩特性。此外，具有不同厚度或柔性的不同硅酮材料将具有不同的压缩特性。

在本技术的某些形式中，接口结构可以由例如硅橡胶的生物相容性材料构成。在一些进一步的形式中，接口结构的面部接合表面可以是可移除的。例如，面部接合表面可以是可移除的一次性使用的或可清洗的盖。

接口结构在本技术的一种或多种形式中具有优点。例如，除了上述优点之外，人的面部结构可以包括人与人之间的变化，这在设计可以适用于许多面部变化的面部接合表面时提供了挑战。这些变化可以包括不同形状的面部结构(例如，不同形状的鼻子和/或不同弯曲的脸颊)和/或不同的组织含量(例如，或多或少的脂肪组织)。这些变化可能导致接口结构对于一个人工作得很好，但是对于另一个人工作得很差。而且，感觉到的舒适度可以独立于面部结构而在人与人之间变化。

在本技术的一些形式中，接口结构还可包括一个或多个前额接口结构。前额接口结构可适于在显示单元壳体上方与使用者的前额接合。前额接口结构也可以与定位和稳定结构集成，或者作为接口结构的独立区域。

医疗应用

定位和稳定结构和/或接口结构可适于包括生物相容性材料，在使用中，定位和稳定结构和接口结构的多个部件可接触例如使用者的皮肤。将定位和稳定结构以及接口结构设计成包括这样的材料旨在保护使用者免受由于使用该结构而引起的潜在生物风险。

5.1.2.1材料生物相容性

根据ISO 10993-1标准，生物相容性材料被认为是对其与使用安全性相关的生物反应进行充分评价的材料。当使用时，评价考虑预期与人类组织接触的性质和持续时间。在本技术的某些形式中，用于定位和稳定结构以及接口结构的材料可以进行以下生物相容性测试中的至少一些：

细胞毒性-洗脱试验(MeM浸提液)：ANSI/AAMI/ISO 10993-5皮肤致敏：ISO 10993-10

刺激性：ISO 10993-10

基因毒性-细菌致突变性测试：ISO 10993-3

植入物：ISO 10993-6

5.1.2.2清洁

在一些形式中，定位和稳定结构以及接口结构被设计为由单个使用者使用，并且在使用者家中清洁，例如在肥皂水中洗涤，而不需要用于消毒和杀菌的专用设备。

在一些其他形式中，定位和稳定结构和接口结构的部件用在实验室、诊所和医院中，其中单个头戴式显示系统可以在多个人上重复使用或在医疗过程中使用。在每个实验室、诊所和医院中，头戴式显示系统或其相关部件可被再处理并暴露于例如热消毒、化学消毒和灭菌的过程。因此，可能需要根据ISO17664对定位和稳定结构以及接口结构的设计进行消毒和灭菌确认。

可以选择能够承受再处理的材料。例如，坚固的材料可用于定位和稳定结构以承受暴露于高水平消毒溶液和用刷子搅动。此外，定位和稳定结构的一些部件是可分离的，并且在使用中可以被断开以提高再处理效率。

在另一示例中，前额支撑连接器24的接触部在使用中将与使用者的头部接触，因此可能变脏。接触部可以设计成从前额支撑连接器24移除，以提供将其移除用于清洁和/或替换的能力。可能希望在不使定位和稳定结构变湿的同时清洗接触部。这可以通过允许这些部件出于这样的目的而断开促进。在另一示例中，后支撑箍在佩戴时可与使用者的毛发或皮肤接触。因此，后支撑箍优选地由易于清洁的材料制成，并且进一步设计成从定位和稳定结构移除以便独立清洁。

5.1.3材料

接合使用者头部并与之相互作用的接口结构或定位和稳定结构的表面可形成为具有有助于减小使用者头部上的点负载和压力引起的标记和/或热点的形状和材料特性。参见图30，在一些形式中，接合结构1108的所得接口表面1110可以将压力负荷P分布在使用者头部1120的较大表面区域上。因此，接合结构1108的形状和材料特性，特别是接口1110的形状和材料特性，可以为使用者提供改善的舒适性。

类似地，在一些形式中，接口表面的边缘的几何形状可以被成形为遵循一种轮廓，该轮廓结合接口表面的总体形状和材料特性帮助匹配使用者头部的轮廓并且因此更有效地分配压力负载，由此改进使用者的舒适性。例如，接合表面1110可具有弯曲的轮廓边缘1112，其有助于将接触负载散布在更大的表面面积上，由此减小点负载在使用者头部上形成压力引起的标记和/或热点的可能性(例如，图30和31)。

通常，表面积的增加可以与压力的降低和使用者感受到的不适相关，因为力可以分布在较大的接触面积上。然而，接口表面的总表面面积需要相对于接口结构的整体尺寸、体积和重量进行折衷而优化，这在佩戴头戴式显示器时可能对使用者的产生不利影响。例如，如果接合表面太大，则使用者可能由于重量增加而经历幽闭恐怖症或经历颈部和肩部的肌肉疼痛。

此外，在一些形式中，重要的是，基于外表面在触摸时或在使用期间佩戴时的一般外观和感觉，接口表面向使用者提供舒适感。例如，通过减少锐利边缘，甚至不接触使用者的锐利边缘，可以有利地改善使用者的舒适感。在另一示例中，可能有利的是由不擦伤的材料，凉爽的或能够芯吸湿气(例如汗)的材料，或不刺激使用者皮肤的材料和/或透气的材料形成接口外表面。

因此，接口结构或定位和稳定结构的接口表面的材料特性可影响使用者的整体舒适度。

例如，在一些形式中，有利的是具有接合结构1108，例如定位和稳定结构的绑带，其能够柔性地扭转T以符合使用者头部的轮廓(例如，图31)。使接口表面与使用者头部一致的顺应性和能力可增加总接触表面积，从而有助于张紧力在较大接触面积上的分布并减少不舒适的压力点。

在其他形式中，接合结构可包括柔性材料，例如泡沫或织物材料，其中与热塑性材料不同，接口表面可更容易地适应并围绕使用者头部的曲线和轮廓形成。例如，这种材料特性对于定位和稳定结构1114的围绕使用者头部1122(例如，图32)的上部交叉的部分可能是有利的。定位和稳定结构1114的部分1116，当不使用时，将不会充分弯曲以便与使用者头部1122的上部接合，因此可以弹性地弯曲而不损坏定位和稳定结构1114，以便符合并帮助将压力使用者头部的压力负载。

在一些形式中，接合结构可以是弹性的，由此力分布可以更均匀地分布在整个界面表面上。例如，参见图33，当定位和稳定结构1134的绑带在负载L下被拉伸分开时，应变力可基本均匀地分布在绑带的长度上。因此，绑带的弹性具有相对平坦的力(y轴)-位移(x轴)曲线，从而说明当接合结构延伸(或位移)时力不会改变太多。

在一些其他形式中，当与定位和稳定结构的其余部分相比时，接口结构或定位和稳定结构的离散区域、区段或部分可形成为呈现增加的柔性。例如，参考图34，接口结构1142的区域1144位于使用者面部(例如鼻梁)的更敏感区域附近，或者位于面部凸起1140(例如面颊骨)附近，该区域可以包括粘弹性泡沫，或者可以允许增加局部顺应性的类似材料。

在一些形式中，接口结构或定位和稳定结构中使用的泡沫可以形成为具有大约55kg/m3范围内的密度。在其他形式中，密度可在约50-55kg/m3的范围内。在其他形式中，泡沫密度可在约55-60kg/m3的范围内。在其他形式中，泡沫密度可在约45-65kg/m3的范围内。取决于泡沫的精确要求，密度也可以更高或更低。例如，泡沫密度可以在接口结构或定位和稳定结构上变化，以便具有较大顺应性的局部区域或较大刚度的局部区域。

5.1.4人体测量数据模型

头戴式显示系统的几何形状可以参考人体测量学数据模型来设计。人体测量学数据模型可以从三维头部形状的集合开发。人体测量数据模型可用于表示基于如图25a至25b所示的头部形状变化(例如，图25b中示出了具有变化的前三个分量的目标头部几何形状)的大小调节和聚类，基于如图26a至26b所示的标称面部区域的大小调节(例如，图26b的示例中示出了具有变化的前四个分量的眼部/鼻子区域中的形状变化)，以及基于如图27a至27b所示的人体测量学界标的大小调节(例如，2D界标之间的相关性，如眼部位置和眼眶处的面部宽度之间的关系，如图27b)所示。

例如，人体测量数据模型可用于确定接口结构的尺寸要求。这些要求可以考虑基于人体测量界标的头部形状变化和面部特征变化。此外，面部界标之间的关系可以从数据导出；例如，眼部位置和面部宽度之间的关系。有利地，接口结构可构造成适应这些变化。

在另一示例中，人体测量数据模型可以与软件应用程序(例如移动电话应用程序)结合使用，以比较使用者头部的三维扫描并识别他们的头部大小。在该示例中，使用者可以操作他们的移动电话的照相机以产生三维扫描。软件应用程序可用于通知使用者与人体测量数据模型相比的头部尺寸，并推荐适当的尺寸，例如定位和稳定结构的尺寸，以提供最佳配合。例如，可以从给定的多个尺寸选项(例如，小、中或大)中建议中等尺寸。或者，可以根据使用者的个人面部界标，根据使用者的三维扫描来制作定制尺寸的定位和稳定结构。

上述头戴式显示系统提供本技术的可选示例，其构造和安排成增强舒适性、适配范围、可用性、系统架构、在医疗环境中的使用以及可制造性。

根据本技术的示例的头戴式显示系统提供增强的舒适性，同时使面部印痕和长期使用的疼痛最小化。例如，可以通过提供通用负荷分布来实现舒适性，其中通过避免或最小化易于不适的区域上的负荷并且将负荷重新分布到能够舒适地承载负荷的区域(例如，避免或最小化鼻梁和鼻子侧面上的负荷并且将负荷施加或重新分布到头部的顶部和/或后部)来优化所有接触表面上的负荷。此外，可以通过提供局部负荷分布来实现舒适性，其中，通过在面部区域中的设计和材料选择来均匀分布负荷，在面部区域中，接触是不可避免的，例如，眼部周围的接触点可以包括柔顺材料，柔顺材料均匀分布负荷并避免疼痛点/面部印痕。此外，可通过使重量最小化来实现舒适性，因为整个系统中较小的重量导致定位的张力较小并将系统保持在正确的构型中。在这点上，根据本技术的示例的头戴式显示系统提供了最简的设计(例如，低分布)，以实现适配范围、舒适性和正确的构型，例如，部件的优化，以最小化部件的大小和数量，从而实现坚固和轻质材料的功能和使用。

根据本技术的示例的头戴式显示系统提供增强的适配范围或通用适配，而不会牺牲舒适性、可用性和成本。例如，适配范围可以通过提供几何形状和材料选择以及调节机构的可调节性来实现。设计定位和稳定结构的部件，并且可以选择材料以提供期望的力与位移的比，例如，在预定的力的作用下，带可以伸展至期望的长度。调节机构提供了简单性，因为定位和稳定结构以及相关联的带的尺寸可以手动调节和设定，并且部件部分可以最小化，同时使使用的方便性最大化，例如，绑带的单手调节以及用于连接的磁性夹子s(例如，轻松拆卸而不会丢失绑带设置)的替代性使用。而且，调节机构提供最小的大小和重量，这减小了具有最佳材料和最小部件的调节机构的体积。此外，增强的适配范围可以通过人体测量学来实现，其中调节范围可以被设计为适配期望市场的最佳人体测量学范围。

根据本技术的示例的头戴式显示系统通过低触摸简单设置解决方案和低灵巧性阈值解决方案来提供增强的可用性。例如，可以通过包括可伸展材料或简单机械致动的自调节解决方案来实现低触摸设置，其中仅需要少量的微小调节就可以实现正确适配。此外，系统可以包括调节和锁定解决方案以促进可用性(即，设定和忘记)，例如，引导调节的机构(例如，磁体)和锁定机构以设定调节(例如，夹子)。此外，系统提供了易用性，使得其能够在由具有低灵巧性和/或最小视力的使用者佩戴时进行调节。

根据本技术的示例的头戴式显示系统提供了增强的系统架构，增强的系统架构优化了部件位置，使得成本最小化的同时舒适度、适配范围和可用性最大化。例如，系统可以提供增强的重量分布，其中从舒适的观点来看，电气和/或机械部件被定位在理想位置中。此外，系统可以包括模块化，使得可以基于使用者偏好来选择或升级部件，例如，可以基于偏好来选择电气部件、面部接触垫、带和/或耳塞。

根据本技术的示例的头戴式显示系统增强了在医疗环境中的使用。例如，系统可以是生物相容的和/或可清洁的，所选择的材料是可清洁的以在医疗环境中重复使用和/或通过生物相容性要求。

根据本技术的示例的头戴式显示系统通过以低成本提供可大规模生产的解决方案来增强可制造性，同时保持高质量和功能性。

如上所述，本技术可以在以虚拟现实(VR)显示设备和/或增强现实(AR)显示设备的形式的头戴式显示系统中找到特定应用。

如图35所示，根据本技术的一个方面的示例性VR显示装置3000包括以下功能方面：显示单元3100、显示壳体3200、以及定位和稳定结构3500。在一些形式中，可通过一个或多个物理部件来提供功能方面。在一些形式中，一个或多个物理部件可以提供一个或多个功能方面。在使用中，显示单元3100安排成位于使用者眼部附近和前面，以允许使用者观察显示单元3100。

在一些示例中，显示单元3100可以包括显示屏幕3104、显示壳体3200、接口结构3300和/或光学透镜3400。这些部件可以整体地形成在单个显示单元3100中，或者它们可以是可分离的并且由使用者选择性地连接以形成显示单元3100。另外，显示屏幕3104、显示壳体3200、接口结构3300和/或光学透镜3400可以包括在显示装置3000中，但是可以不是显示单元3100的一部分。

在示例中，显示屏幕或显示器3104可以配置为选择性地输出在操作位置中对使用者可见的计算机生成图像。在一些形式中，显示屏幕3104是电子显示器。显示屏幕3104可以是液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)屏。

在一些形式中，显示壳体3200提供用于显示屏幕3104的支撑结构，以便维持显示屏幕3104的至少一些部件相对于彼此的位置，并且可以附加地保护显示屏幕3104和/或显示单元3100的其他部件。显示壳体3200可以由适于向显示屏幕3104提供冲击力保护的材料构成。显示壳体3200还可以接触使用者的面部，并且可以由适于限制对使用者的刺激的生物相容性材料构成。

在一些形式中，接口结构3300可以至少部分地围绕显示壳体3200延伸，并且可以形成观察开口。观察开口可以在使用中至少部分地接收使用者的面部。具体地，使用者的眼部可以容纳在由接口结构3300形成的观察开口内。

在一些形式中，显示装置3000可以包括光屏蔽件，光屏蔽件可以由不透明材料构成并且可以阻挡环境光到达使用者的眼部。光屏蔽件可以是接口结构3300的一部分或者可以是单独的元件。

在一些示例中，可以在使用者眼部和显示屏幕3104之间设置至少一个透镜3400。使用者可以通过透镜3400观察由显示屏幕3104提供的图像。至少一个透镜3400可以帮助将显示屏幕3104与使用者面部隔开以限制眼部疲劳。至少一个透镜3400还可以帮助更好地观察由显示屏幕3104显示的图像。在一些形式中，所述至少一个透镜包括配置为在所述操作位置与所述使用者的左眼对准的第一透镜和配置为在所述操作位置与所述使用者的右眼对准的第二透镜。在一些形式中，透镜3400是菲涅耳透镜。在一些形式中，显示器包括被分割成第一区段和第二区段的双目显示器，第一区段与第一透镜对准并且第二区段与第二透镜对准。

在一个示例中，显示设备3000包括帮助控制由使用者接收的输出的控制系统7000(见图36)。具体地，控制系统7000可以控制来自显示屏幕3104的视觉输出。

在一些形式中，控制系统7000可以包括监测不同参数或值(例如，在物理环境中)并且将所测量的参数传送到处理器7004的传感器7002。使用者接收到的输出可能受测量参数的影响。例如，处理器7004配置为基于测量值改变由显示器输出的计算机生成图像。

在一些形式中，传感器7002可以包括：取向传感器，其可以感测使用者身体的取向；至少一个相机，其可以被定位以观察使用者的物理环境(例如，为了确定取向)；和/或眼部传感器，其可以跟踪使用者眼部的移动以确定使用者眼部中的至少一只正在看哪个方向。

在一些形式中，处理器7004可以包括计算机或智能电话。

在一些形式中，控制系统7000集成到显示单元3100中。在其他形式中，控制系统7000容纳在控制系统支撑件7060中，控制系统支撑件与头戴式显示单元3100分离，但连接到(例如，电连接到)显示单元。

一些形式的显示设备3000包括控制器3600，控制器可由使用者接合，以便向虚拟环境提供使用者输入和/或控制显示设备3000的操作。控制器3600可以连接到显示单元3100，并且向使用者提供与从显示单元3100输出到使用者的虚拟对象交互的能力。例如，控制器3600具有可由使用者的手指选择性地接合的至少一个按钮3602(见图35)，控制器3600与处理器7004通信并且配置为当至少一个按钮3602被接合时向处理器发送信号，处理器配置为基于信号改变由显示器3104输出的计算机生成图像。

图37示出了根据本技术一方面的示例性AR显示设备3000，包括以下功能方面：显示单元3100、显示壳体3200和定位稳定结构3500。

在一些示例中，显示单元3100可以包括由显示壳体3200支撑的显示屏或显示器3104。显示屏3104配置为选择性地输出用户可观察到的一个或多个计算机生成图像。显示屏3104可以包括至少一个由透明或半透明材料构成的光学透镜3400，光学透镜配置为允许使用者在观察计算机生成图像的同时观察他们的物理环境。例如，显示屏幕3104可以是玻璃的，因此使用者可以通过显示屏幕3104看到。这在AR应用中可能是特别有益的，使得使用者可以继续看到物理环境。

在一些形式中，所述至少一个透镜3400包括配置为在所述操作位置与所述使用者的左眼对准的第一透镜和配置为在所述操作位置与所述使用者的右眼对准的第二透镜，例如，参见图37。

在一个示例中，AR显示设备3000包括帮助控制由使用者接收的输出的控制系统7000(见图36)。具体地，控制系统7000可以控制来自显示屏幕3104的视觉输出。在一些形式中，控制系统7000可以包括监测不同参数或值(例如，在物理环境中)并且将所测量的参数传送到处理器7004的传感器7002。使用者接收到的输出可能受测量参数的影响。例如，处理器7004配置为基于测量值改变由显示器输出的计算机生成图像。

5.2术语表

为了实现本技术公开内容的目的，在本技术的某些形式中可应用下列定义中的一个或多个。本技术的其他形式中，可应用另选的定义。

5.2.1通则

泄漏：单词泄漏将被认为是非期望的暴露在光线下。在一个示例中，可由于显示单元与使用者面部之间的不完全密封而发生泄漏。

5.2.2材料

闭孔泡沫：包含完全包封的泡孔即闭孔的泡沫。

弹性材料：由聚氨酯制成的聚合物。

弹性体：显示弹性性质的聚合物。例如，硅氧烷弹性体。

乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)：乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。

泡沫：任何材料，例如聚氨酯泡沫或粘弹性泡沫，在制造过程中引入气泡以产生轻质蜂窝状。

氯丁橡胶：一种通过氯丁二烯的聚合生产的合成橡胶。商业产品中使用氯丁橡胶：Breath-O-Prene。

尼龙：一种合成聚酰胺，其具有弹性并且可用于例如形成用于纺织品的纤维/长丝。

开孔泡沫：包含泡孔的泡沫，即未完全包封的气泡，即开孔。

聚碳酸酯：是双酚A碳酸酯的典型透明热塑性聚合物。

聚乙烯：一种耐化学品和湿气的热塑性塑料。

聚氨酯(PU)：通过使异氰酸酯和多元醇共聚制备的塑料材料，例如，可以采用泡沫(聚氨酯泡沫)和橡胶(聚氨酯橡胶)的形式。

半开孔泡沫：包含封闭和开孔(包封)泡孔的组合的泡沫。

硅树脂或硅树脂弹性体：合成橡胶。在本说明书中，对硅树脂的参考是指液体硅橡胶(LSR)或压模硅橡胶(CMSR)。可商购的LSR的一种形式是SILASTIC(包括在此商标下出售的产品范围中)，其由道康宁公司(Dow Corning)制造。LSR的另一制造商是瓦克集团(Wacker)。除非另有相反的规定，否则LSR的示例性形式具有如使用ASTM D2240所测量的约35至约45范围内的肖氏A(或类型A)凹痕硬度。

间隔面料：由连接在一起并由单丝中间层隔开的两个外部织物基材组成的复合结构。

氨纶：一种弹性纤维或织物，主要包含聚氨酯。氨纶用于商品：Lycra。

热塑性弹性体(TPE)：通常为低模量、柔性材料，其可在室温下拉伸，具有在应力释放时恢复至其大致原始长度的能力。使用TPE的贸易产品包括：

Dynaflex^TM、

MD-1 15。

热塑性聚氨酯(TPU)：具有高耐久性和挠性的热塑性弹性体。

5.2.3机械性能

回弹性：材料在弹性变形时吸收能量并在卸载时释放能量的能力。

弹性：在卸载时将释放基本上所有的能量。包括例如某些硅氧烷和热塑性弹性体。

硬度：材料本身抵抗变形的能力(例如由杨氏模量或在标准化样品尺寸上测量的凹痕硬度标度所描述)。

“软”材料可以包括硅树脂或热塑性弹性体(TPE)，并且可以例如在手指压力下容易地变形。

“硬”材料可以包括聚碳酸酯、聚丙烯、钢或铝，并且可以不容易例如在手指压力下变形。

结构或部件的刚度(或刚性)：结构或部件抵抗响应于所施加的负载的变形的能力。负载可以是力或力矩，例如压缩、拉伸、弯曲或扭转。结构或部件可以在不同方向上提供不同的阻力。

柔软结构或部件：当在例如1秒内的相对短的时间使其支撑其自身重量时，将改变形状(例如弯曲)的结构或部件。

刚性结构或部件：当承受使用中通常遇到的负荷时基本上不会改变形状的结构或部件。

作为示例，I形梁可以包括与第二正交方向相比在第一方向上不同的弯曲刚度(抵抗弯曲负载)。在另一个示例中，结构或部件可以在第一方向上是柔软的并且在第二方向上是刚性的。

5.2.4使用者接口

框架：框架将被认为是指在两个或多个与箍的连接点之间承受张力负载的显示壳体单元。

瞳孔距离：眼部瞳孔中心之间的距离。

箍：箍将被认为意指为设计为用于头部上的定位和稳定结构的部分。例如，箍可以包括一个或多个支柱、系带和加强件的集合，一个或多个支柱、系带和加强件配置为将使用者接口定位和保持在使用者面部上的适当位置中，以将显示单元保持在使用者面部前方的操作位置中。箍可由软的、柔性的、有弹性的材料形成，诸如泡沫和面料/织物的层压复合材料。

膜：膜将被认为意指典型地薄的元件，其优选地基本上不具有抗弯曲性，但是具有抗拉伸性。

密封：可以是指结构的名词形式(密封件)，也可以是指该效果的动词形式(密封)。两个元件可以被构造和/或布置成‘密封’或在其间实现‘密封’，而不需要单独的‘密封’元件本身。

壳：壳将被认为意指具有可弯曲、可伸展和可压缩刚度的弯曲且相对薄的结构。例如，面罩的弯曲结构壁可以是壳。在一些形式中，壳体可以是多面的。

加强件：加强件将被认为意指设计成在至少一个方向上增加另一个部件的抗弯曲性的结构性部件。

支撑物：支撑物将被认为是设计成在至少一个方向上增加另一个部件的抗压缩性的结构性部件。

旋轴：(名词)配置为围绕共同轴旋转的部件的子部件，优选地独立地，优选地在低扭矩下。在一种形式中，旋轴可以构造成经过至少360度的角度旋转。在另一种形式中，旋轴可以构造成经过小于360度的角度旋转。

系带(名词：一种用于抵抗张力的结构。

5.2.5结构的形状

根据本技术的产品可以包括一个或多个三维机械结构，例如显示单元的密封形成部。三维结构可以通过二维表面结合。这些表面可以使用标记来区分以描述相关表面取向、位置、功能或一些其他特征。例如，结构可以包括前表面、后表面、内表面以及外表面中的一个或多个。在另一个示例中，密封形成结构可以包括接触面部的(例如，外部)表面和单独的不接触面部(例如，下侧或内部)表面。在另一个示例中，结构可以包括第一表面和第二表面。

为了有助于描述三维结构和表面的形状，首先考虑通过结构表面的一点P的横截面，参见图2a至图2e，它们显示了在表面上P点处的横截面以及所得到的平面曲线示例。P点处的向外法向向量指向远离表面的方向。在一些示例中，我们从站立在表面上的想象的小人的观察点来描述表面。

5.2.5.1一维曲率

平面曲线在P处的曲率可以被描述为具有符号(例如，正、负)和数量(例如，仅接触在P处的曲线的圆的半径的倒数)。

正曲率：如果在P处的曲线转向向外法线，则在该点处的曲率将取为正的(如果想象的小人离开P，则他们必须向上坡走)。参见图2a(与图2b相比相对大的正曲率)和图2b(与图2a相比相对小的正曲率)。此类曲线通常被称为凹形。

零曲率：如果在P处的曲线是直线，则曲率将取为零(如果想象的小人离开P，则他们可以水平行走，不用向上或向下)。参见图2c。

负曲率：如果在P处的曲线远离向外法线转向，则在该点处在该方向中的曲率将取为负的(如果想象的小人离开该点p，则它们必须向下坡走)。参见图2d(与图2e相比相对小的负曲率)和图2e(与图2d相比相对大的负曲率)。此类曲线通常称为凸形。

5.2.5.2二维曲面曲率

在根据本技术的二维表面上的给定点处的形状的描述可以包括多个法向横截面。多个横截面可以切割包括向外法线的平面(“法向平面”)中的表面，并且每个横截面可以在不同方向中截取。每个横截面产生具有相应曲率的平面曲线。在该点处的不同曲率可以具有相同的符号或不同的符号。在该点处的每个曲率具有数量，例如相对小的数量。图2a到2e中的平面曲线可以是在特定点的这种多个横截面的示例。

主曲率和主方向：其中曲线曲率取其最大值和最小值的法向平面的方向被称为主方向。在图2a至图2e的示例中，最大曲率出现在图2a中，最小曲率出现在图2e中，因此图2a和图2e是主方向上的截面。在P处的主曲率是在主方向上的曲率。

表面的区域：在表面上的点的连通集。在区域中的该组点可以具有类似的特征，例如曲率或符号。

鞍状区域：其中在每个点处主曲率具有相反的符号，即一个符号是正并且另一个符号是负(根据想象的个人所转向的方向，它们可以向上或向下行走)的区域。鞍状区域例如在图2h中示出。

圆顶区域：其中在每个点处主曲率具有相同的符号，例如两个正(“凹面圆顶”)或两个负(“凸面圆顶”)的区域。例如，在图2g中示出了圆顶区域。

表面边缘：表面或区域的边界或界限。例如，在图2g中示出了表面上的边缘。

路径：在本技术的某些形式中，‘路径’将被认为意指数学-拓扑学意义上的路径，例如在表面上从f(0)至f(1)的连续空间曲线。在本技术的某些形式中，‘路径’可以被描述为路线或路程，包括例如表面上的一组点。(假想的人的路径是他们在表面上行走的地方，并且类似于花园路径)。例如，在图2g中示出了表面上的路径。

5.2.5.3空间曲线

空间曲线：与平面曲线不同，空间曲线不必位于任何特定的平面中。空间曲线可以被认为是三维空间的一维片段。在DNA螺旋的一条链上行走的想象的人沿着空间曲线行走。典型的人左耳包括螺旋，其是左手螺旋，参见图2i。典型的人右耳包括螺旋，其为右手螺旋，参见图2k。图2j示出了右手螺旋。结构的边缘，例如膜的边缘，可以遵循空间曲线。通常，空间曲线可以由空间曲线上的每个点处的曲率和扭转来描述。扭矩是曲线如何从平面转出的测量。扭矩有符号和大小。空间曲线上一点处的扭转可以参考该点处的切线向量、法线向量和双法线向量来表征。

双法线单位向量：双法线单位向量既垂直于切线向量又垂直于主法线向量。其方向可以由右手规则(例如参见图2m)或可选地由左手规则(图2l)来确定。

密切平面：含有所述单位正切向量和所述单位主法线向量的平面。参见图2l和2m。

空间曲线的扭转：空间曲线的点处的扭转是该点处的双法线单位向量的变化率的大小。它测量曲线偏离密切平面的程度。位于平面内的空间曲线具有零扭转。偏离密切平面相对较小的量的空间曲线将具有相对较小的扭转量(例如，温和倾斜的螺旋路径)。偏离密切平面相对较大的量的空间曲线将具有相对较大的扭转量(例如，急剧倾斜的螺旋路径)。参见图2j，由于T2>T1，所以图2j的螺旋的顶部线圈附近的扭转量大于图2j的螺旋的底部线圈的扭转量。

参照图2m的右手规则，朝向右手侧双法线方向的空间曲线可以被认为具有右手正扭转(例如，图2j中所示的右手螺旋)。转向背离右手双法线方向的空间曲线可以被认为具有右手负扭转(例如，左手螺旋)。

同样地，参照左手规则(参见图2l)，朝向左手双法线方向的空间曲线可以被认为具有左手正扭转(例如，左手螺旋)。因此左手正等同于右手负。

5.2.5.4孔

表面可以具有一维孔，例如由平面曲线或由空间曲线界定的孔。具有孔的薄结构(例如，膜)可被描述为具有一维孔。例如参见图2n所示的结构的以平面曲线为边界的表面中的一维孔。

结构可以具有二维孔，例如由表面界定的孔。例如，充气轮胎具有由轮胎的内表面界定的二维孔。参见图2o和2p所示结构中由所示表面限定边界的二维孔。

5.3其他备注

除非上下文中明确说明并且提供数值范围的情况下，否则应当理解，在范围的上限与下限之间的每个中间值，到下限单位的十分之一，以及在所述范围内的任何其他所述值或中间值均广泛地包含在本技术内。这些中间范围的上限和下限可独立地包括在中间范围内，也包括在本技术范围内，但受制于所述范围内的任何明确排除的界限。在该范围包括该极限值中的一个或两个的情况下，本技术中还包括排除那些所包括的极限值中的任一个或两个的范围。

此外，在本文所述的一个值或多个值作为本技术的部分的一部分进行实施的情况下，应理解的是，此类值可以是近似的，除非另外说明，并且此类值可以实用的技术实施可允许或需要其的程度用于任何适当的有效数位。

除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文所述的那些类似或等同的任何方法和材料也可用于本技术的实践或测试，但本文描述了有限数目的示例性方法和材料。

当特定材料被确定为用于构造部件时，具有类似特性的明显替代材料可用作替代物。此外，除非相反规定，否则本文所述的任何和全部部件均被理解为能够被制造且因而可以一起或分开制造。

必须指出，除非上下文明确地另外规定，否则如本文和所附权利要求所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括其复数等同物。

本文提及的所有出版物通过引用整体并入本文以公开和描述作为那些出版物的主题的方法和/或材料。提供本文讨论的出版物仅仅是为了它们在本申请的申请日之前的公开内容。本文不应被解释为承认本技术无权由于在先发明而早于此类公开。此外，所提供的出版日期可能与实际出版日期不同，这可能需要独立确认。

术语“包括(comprises)”和“包括(comprising)”应被理解为：是指各元件、各部件或非排他方式的各步骤，指出可能存在或被利用的所标记的元件、部件或步骤，或者与没有标记的其他元件、部件或步骤的组合。

在详细描述中使用的主题标题仅为了方便读者参考，不应用来限制可在本发明或权利要求书全文中找到的主题。主题标题不应用于解释权利要求或权利要求限制的范围。

尽管已参考特定示例/形式/实施例描述了本文中的技术，但应理解，这些示例/形式/实施例仅说明技术的原理和应用。在一些情况下，术语和符号可能暗示实践技术不需要的特定细节。例如，尽管可以使用术语“第一”和“第二”，除非另有说明，它们不旨在表示任何顺序，而是可以用来区分不同的元件。此外，尽管可以按顺序描述或说明方法中的过程步骤，但是这种顺序不是必需的。本领域技术人员将认识到，可以修改这样的顺序和/或可以同时或甚至同步地进行其方面。

因此，应当理解，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可以对说明性示例/形式/实施例进行许多修改，并且可以设计其他布置。

5.4参考符号列表

Claims (8)

1.一种头戴式显示系统，其包括：

定位和稳定结构，其被构造和安排成将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置中；

所述定位和稳定结构包括：

支撑箍，所述支撑箍包括适于接触所述使用者头部后部区域的后部支撑部和适于接触所述使用者头部前部区域的前部支撑部，

其中所述支撑箍的所述后部支撑部被适配成在第一平面中延伸并且所述支撑箍的所述前部支撑部被适配成在第二平面中延伸，

其中所述后部支撑部的第一平面和所述前部支撑部的第二平面中的每一个被适配成横向于矢状面延伸，并且

其中所述支撑箍包括偏移构型，在所述偏移构型中所述后部支撑部从所述前部支撑部偏移，使得所述后部支撑部的所述第一平面被安排在与所述前支撑部的所述第二平面不同的平面中。

2.一种虚拟现实显示设备，其包括：

如权利要求1所述的头戴式显示系统，并且进一步包括所述显示单元，其中，

所述显示单元包括：

显示器，其配置为用于选择性地输出在操作位置中对所述使用者可见的计算机生成图像，

支撑所述显示器的壳体，

接口结构，其联接到所述壳体上并且被安排成在所述操作位置中与所述使用者的面部处于相对关系，其中所述接口结构至少部分地形成观察开口，所述观察开口配置为用于在所述操作位置中至少部分地接收所述使用者的面部，并且所述接口结构至少部分地由不透明材料构成，所述不透明材料配置为用于在所述操作位置中至少部分地阻挡环境光到达所述观察开口，以及

至少一个透镜，其联接到所述壳体上并且被布置在所述观察开口内并且与所述显示器对准，使得在所述操作位置中，所述使用者可以通过所述至少一个透镜观察所述显示器；以及

所述头戴式显示系统，其进一步包括：

控制系统，其具有与处理器通信的至少一个传感器，其中所述至少一个传感器配置为测量参数并将测量值传送到所述处理器，并且其中所述处理器配置为基于所述测量值改变由所述显示器输出的所述计算机生成图像。

3.一种增强现实显示设备，其包括：

如权利要求1所述的头戴式显示系统，并且进一步包括所述显示单元，其中，

所述显示单元包括：

显示器，其由透明或半透明材料构造并且配置为用于选择性地提供由所述使用者可见的计算机生成图像，

支撑所述显示器的壳体，以及

接口结构，其联接到所述壳体并被安排为在所述操作位置与所述操作者的面部成相对关系，

其中在操作位置，所述定位和稳定结构配置为支撑所述显示单元，所述显示器配置为在所述操作位置与所述使用者的眼部对准，使得所述使用者可以至少部分地通过所述由所述计算机生成图像增强的显示器观察物理环境；以及

所述头戴式显示系统，其进一步包括：

控制系统，其具有与处理器通信的至少一个传感器，其中所述至少一个传感器配置为测量参数并将测量值传送到所述处理器，并且其中所述处理器配置为基于所述测量值改变由所述显示器输出的所述计算机生成图像。

4.一种头戴式显示系统，其包括：

定位和稳定结构，其被构造和安排为在使用中将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置中，

所述定位和稳定结构包括：

后部支撑部，其适于接触所述使用者头部的后部区域，以及

前部支撑部，其适于接触所述使用者头部的前部区域；并且

其中所述后部支撑部包括刚性件，所述刚性件是基本上不可延伸的并且是基本上弹性的，并且

其中所述刚性件包括在所述刚性件的至少一侧上的多个狭槽，其中所述多个狭槽形成多个铰链。

5.一种虚拟现实显示设备，其包括：

如权利要求4所述的头戴式显示系统，并且进一步包括所述显示单元，其中，

所述显示单元包括：

显示器，其配置为用于选择性地输出在操作位置中对所述使用者可见的计算机生成图像，

支撑所述显示器的壳体，

接口结构，其联接到所述壳体上并且被安排成在所述操作位置中与所述使用者的面部处于相对关系，所述接口结构至少部分地形成观察开口，所述观察开口配置为用于在所述操作位置中至少部分地接收所述使用者的面部，并且所述接口结构至少部分地由不透明材料构成，所述不透明材料配置为用于在所述操作位置中至少部分地阻挡环境光到达所述观察开口，以及

至少一个透镜，其联接到所述壳体上并且被布置在所述观察开口内并且与所述显示器对准，使得在所述操作位置中，所述使用者可以通过所述至少一个透镜观察所述显示器；以及

所述头戴式显示系统，其进一步包括：

控制系统，其具有与处理器通信的至少一个传感器，其中所述至少一个传感器配置为测量参数并将测量值传送到所述处理器，并且其中所述处理器配置为基于所述测量值改变由所述显示器输出的所述计算机生成图像。

6.一种增强现实显示设备，其包括：

如权利要求4所述的头戴式显示系统，并且进一步包括所述显示单元，其中，

所述显示单元包括：

显示器，其由透明或半透明材料构造并且配置为用于选择性地提供由所述使用者可见的计算机生成图像，

支撑所述显示器的壳体，以及

接口结构，其联接到所述壳体并被安排为在所述操作位置与所述操作者的面部成相对关系，

其中在操作位置，所述定位和稳定结构配置为支撑所述显示单元，所述显示器配置为在所述操作位置与所述使用者的眼部对准，使得所述使用者可以至少部分地通过所述由所述计算机生成图像增强的显示器观察物理环境；以及

所述头戴式显示系统，其进一步包括：

控制系统，其具有与处理器通信的至少一个传感器，其中所述至少一个传感器配置为测量参数并将测量值传送到所述处理器，并且其中所述处理器配置为基于所述测量值改变由所述显示器输出的所述计算机生成图像。

7.一种头戴式显示系统，其包括：

定位和稳定结构，其被构造和安排为在使用中将显示单元保持在使用者面部上方的操作位置中；以及

用于所述显示单元的接口结构，所述接口结构被构造和安排成与所述使用者的面部处于相对的关系，所述接口结构围绕显示器延伸，当所述显示单元处于所述操作位置时所述显示器对于所述使用者是可见的并且限定了所述显示器的观察开口，

其中，所述接口结构包括位于所述观察开口的左手侧和右手侧中的相应一侧处的面部接合部，并且其中，所述面部接合部被构造和安排成相对于彼此可滑动地移动。

8.一种虚拟现实显示设备，其包括：

如权利要求7所述的头戴式显示系统，并且进一步包括所述显示单元，其中，

所述显示单元包括：

显示器，其配置为用于选择性地输出在操作位置中对所述使用者可见的计算机生成图像，

支撑所述显示器的壳体，

所述接口结构的观察开口配置为用于在所述操作位置中至少部分地接收所述使用者的面部，并且所述接口结构至少部分地由不透明材料构成，所述不透明材料配置为用于在所述操作位置中至少部分地阻挡环境光到达所述观察开口，以及

至少一个透镜，其联接到所述壳体上并且被布置在所述观察开口内并且与所述显示器对准，使得在所述操作位置中，所述使用者可以通过所述至少一个透镜观察所述显示器；以及

所述头戴式显示系统，其进一步包括：

控制系统，其具有与处理器通信的至少一个传感器，其中所述至少一个传感器配置为测量参数并将测量值传送到所述处理器，并且其中所述处理器配置为基于所述测量值改变由所述显示器输出的所述计算机生成图像。

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