头戴调节装置和头戴显示设备的制作方法

1.本发明涉及头戴显示设备领域，特别涉及一种头戴调节装置和头戴显示设备。


背景技术：

2.虚拟现实头戴设备、增强现实头戴设备以及混合现实头戴设备等头戴显示设备，通常包括用于向用户展示图像信息的设备主体以及用于将设备主体佩戴于用户头部的佩戴部。
3.佩戴部通常包括从设备主体两端向一侧延伸的绑带或者侧臂，头戴显示设备佩戴于用户头部之后，绑带或者侧臂位于用户头部两侧。鉴于不同用户的头围不同，为适配不同用户佩戴，还需调节绑带或者侧臂长度以调节头戴显示设备佩戴松紧度。
4.目前的头戴显示设备，大都需要通过手动调节绑带或者侧臂长度，不利于用户操作。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提出一种头戴调节装置，旨在提供一种可自动调整绑带的头戴调节装置，以使用户能够轻松、准确地调节头戴显示设备的佩戴松紧度，从而提升用户的使用体验。
6.为实现上述目的，本发明提出的头戴调节装置，包括：
7.控制仓，内设有调节腔；
8.第一绑带，至少部分活动进出所述调节腔，且所述第一绑带设有齿条结构；
9.蜗杆，设于所述控制仓，并与所述齿条结构相啮合；以及
10.电机，设于所述控制仓，所述电机用于驱动所述蜗杆转动，以带动所述第一绑带相对所述调节腔运动，从而改变所述第一绑带伸入或伸出所述调节腔的长度。
11.可选地，所述控制仓还设有第一传动齿轮与第二传动齿轮，所述第一传动齿轮与所述电机的输出轴同轴转动，所述第二传动齿轮与所述蜗杆同轴转动，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮相啮合，且所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮的传动比小于1。
12.可选地，所述头戴调节装置还包括压力采集件，所述压力采集件用于采集所述蜗杆拉拽所述齿条结构的驱动压力。
13.可选地，所述压力采集件为压电感应片，所述压电感应片套设于所述蜗杆的端部，以采集所述驱动压力的在所述蜗杆的轴向上的分力。
14.可选地，所述控制仓内还设有两轴承，所述蜗杆两端均设有安装轴，所述安装轴装设于所述轴承；
15.两所述安装轴外均套设有卡固件，两所述卡固件与两所述轴承一一配合，以限制所述蜗杆的轴向位移，所述压电感应片位于所述轴承与所述卡固件之间。
16.可选地，所述头戴调节装置还包括语音模块，所述语音模块用于识别语音指令，所述电机根据所述语音指令驱动所述蜗杆。
17.可选地，所述头戴调节装置还包括控制按键，所述电机根据所述控制按键的按键指令驱动所述蜗杆。
18.可选地，所述控制仓还设有麦克风和/或扬声器。
19.可选地，所述控制仓包括相叠设的第一支架与第二支架，所述第一支架与所述第二支架配合形成所述调节腔。
20.可选地，所述蜗杆设于所述第一支架背离所述第二支架的一侧，所述第一支架上开设有让位口，所述蜗杆穿设所述让位口，以使至少所述蜗杆上的用于与所述齿条结构相啮合的部分能伸入所述调节腔内。
21.可选地，所述头戴调节装置还包括第二绑带，所述第二绑带固定连接于所述控制仓。
22.可选地，所述控制舱内还设有电池，所述电机电连接于所述电池。
23.可选地，于所述头戴调节装置的佩戴侧，所述控制仓设有缓冲垫。
24.可选地，当所述第一绑带调节到位时，所述头戴调节装置记录所述第一绑带的最终状态并存储，以供用户再次调用。
25.本发明还提出一种头戴显示设备，包括前述的头戴调节装置。
26.可选地，所述头戴显示设备还包括设备主体，所述设备主体设有第一主控板，所述电机与所述第一主控板电连接。
27.可选地，所述头戴调节装置设有第二主控板，所述电机与所述第二主控板电连接。
28.本发明技术方案中，电机可驱动蜗杆转动，蜗杆由此带动与其相啮合的齿条结构，如此，第一绑带即能相对调节腔运动，头戴显示设备的松紧度也将随之变化，也即，电机可自动调节头戴显示设备的松紧度。本发明采用了电机驱动的方式来调节头戴显示设备的松紧度，避免了手动调节的种种弊端。用户可在佩戴该头戴显示设备启动电机调节松紧度，无需手部进行过多动作，而调节得到的松紧度也能与其头部相适配。因此，本发明的头戴调节装置，能使用户能够轻松、准确地调节头戴显示设备的佩戴松紧度，从而提升了用户的使用体验。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
30.图1为本发明头戴调节装置一实施例的结构示意图；
31.图2为本发明头戴调节装置一实施例的剖视图；
32.图3为图2中的局部放大图；
33.图4为本发明头戴调节装置的仓盖一实施例的结构示意图；
34.图5为本发明头戴调节装置的第三支架和缓冲垫一实施例的爆炸图；
35.图6为本发明头戴调节装置的第三支架和缓冲垫一实施例的装配图；
36.图7为本发明头戴调节装置的第二支架一实施例的结构示意图；
37.图8为本发明头戴调节装置的第二支架、第三支架和缓冲垫一实施例的装配图；
38.图9为本发明头戴调节装置的第一支架一实施例的结构示意图；
39.图10为本发明头戴调节装置的驱动模组的爆炸图；
40.图11为本发明头戴调节装置的驱动模组的装配状态的局部放大图；
41.图12为本发明头戴调节装置在无仓盖状态下的结构示意图。
42.附图标号说明：
43.标号名称标号名称100控制仓210第一绑带110第一支架211齿条结构111让位口220第二绑带112螺钉柱310蜗杆113第一安装支架311安装轴120第二支架320电机121卡口330第一传动齿轮130第三支架340第二传动齿轮131卡勾350压电感应片132支撑筋360轴承140第四支架370卡簧150仓盖400麦克风151麦克风孔500扬声器152扬声器孔600电池153第二安装支架610缓冲层154第三安装支架700缓冲垫800第二主控板710缓冲块910接线端子720包布920细导线
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44.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
47.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括
a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
48.本发明提出一种头戴调节装置。
49.在本发明一实施例中，如图1至图3所示，该头戴调节装置，包括：
50.控制仓100，内设有调节腔；
51.第一绑带210，至少部分活动进出所述调节腔，且所述第一绑带210设有齿条结构211；
52.蜗杆310，设于所述控制仓100，并与所述齿条结构211相啮合；以及
53.电机320，设于所述控制仓100，所述电机320用于驱动所述蜗杆310转动，以带动所述第一绑带210相对所述调节腔运动，从而改变所述第一绑带210伸入或伸出所述调节腔的长度。
54.在本发明的头戴调节装置中，电机320可驱动蜗杆310转动，蜗杆310由此带动与其相啮合的齿条结构211，如此，第一绑带210即能相对调节腔运动，头戴显示设备的松紧度也将随之变化，也即，电机320可自动调节头戴显示设备的松紧度。
55.可以理解，头戴显示设备的松紧度与第一绑带210伸入或伸出调节腔的长度有关。第一绑带210从调节腔的一端伸入，随着其伸入的长度增大，头戴显示设备将越来越紧固；当第一绑带210完全伸入调节腔时，增大第一绑带210伸出调节腔的长度，头戴显示设备将继续紧固。调松头戴显示设备的过程与上述过程则相反。也即，第一绑带210伸入或伸出调节腔的长度越长，头戴显示设备越紧固，而第一绑带210具有伸出调节腔的部分时的紧固程度将强于第一绑带210不伸出调节腔时的紧固程度。
56.不失一般性，本实施例中，第一绑带210末端设有沿其第一绑带210的延伸方向排列的多个直槽，由此形成齿条结构211，蜗杆310的螺旋齿与这些直槽滑动连接，以实现蜗杆310与齿条结构211的啮合。蜗杆310在电机320的驱动下转动时，直槽将沿着螺旋齿的延伸方向滑动，由此改变第一绑带210伸入或伸出调节腔的长度。
57.不失一般性，本实施例中，电机320正转，即可使第一绑带210伸入或伸出调节腔的长度增大，以紧固头戴显示设备；电机320反转，即可使第一绑带210伸入或伸出调节腔的长度增大，以调松头戴显示设备。
58.现有技术中，大都是手动调节头戴显示设备的松紧度，调节过程十分繁琐。当头戴显示设备佩戴于用户头部时，用户才能感受松紧度是否合适，而此时手动调节非常不便，其一，用户在调节时，手要举至头部，调节时间一长，手臂肌肉容易疲劳；其二，用户无法看到手动调节装置，用户需要摸索到手动调节装置，再凭印象调节。若用户在佩戴前即手动完成对头戴显示设备的松紧度的调节，确实能够方便许多，然而，在没有佩戴感受的情况下，如此调节得到的松紧度与用户头部的适配性很差。当然，可在佩戴该头戴显示设备后感受松紧度后，再将其取下，适应性调松或者调紧，而后再次佩戴检查松紧度，如此，确实可兼顾调节准确度和手部负荷，但是，这样调节太过繁琐，调节时间未免过长。
59.本发明中，采用了电机驱动的方式来调节头戴显示设备的松紧度，避免了手动调节的种种弊端。用户可在佩戴该头戴显示设备启动电机320调节松紧度，无需手部进行过多动作，而调节得到的松紧度也能与其头部相适配。因此，本发明的头戴调节装置，能使用户
能够轻松、准确地调节头戴显示设备的佩戴松紧度，从而提升了用户的使用体验。
60.进一步地，在本实施例中，如图10所示，所述控制仓100还设有第一传动齿轮330与第二传动齿轮340，所述第一传动齿轮330与所述电机320的输出轴同轴转动，所述第二传动齿轮340与所述蜗杆310同轴转动，所述第一传动齿轮330与所述第二传动齿轮340相啮合，且所述第一传动齿轮330与所述第二传动齿轮340的传动比小于1。如此，可降低蜗杆310的转速，以提升电机320的调节精度；还可提升蜗杆310受到的扭矩，以确保电机320输出的扭矩向蜗杆310传递后，能足够使蜗杆310带动第一绑带210。
61.进一步地，在本实施例中，如图1、图2所示，所述头戴调节装置还包括第二绑带220，所述第二绑带220固定连接于所述控制仓100。具体地，控制仓100的一端与第二绑带220相连接，而第一绑带210从另一端伸入调节腔。如此，可通过控制第一绑带210及第二绑带220的长度，以使用户佩戴头戴显示设备时，控制仓100能位于用户的脑后，而与前侧的设备主体相平衡，提升用户的佩戴体验。
62.进一步地，在本实施例中，所述头戴调节装置还包括语音模块，所述语音模块用于识别语音指令，所述电机320根据所述语音指令驱动所述蜗杆310。用户可通过语音控制电机320开启、关闭、正转或反转，以调节头戴显示设备的松紧度，进一步方便了用户，从而提升了用户的使用体验。当然，在其他实施例中，也可以是，头戴调节装置还包括控制按键，电机320根据控制按键的按键指令驱动蜗杆310，同样也很方便。
63.进一步地，在本实施例中，如图4所示，所述控制仓100还设有麦克风400和扬声器500。麦克风400用于输入用户的语音指令，而语音模块可通过扬声器500输出语音，向用户确认语音指令或反馈控制结果，以提升语音控制功能的交互性。当然，在其他实施例中，头戴调节装置也可不设语音模块、麦克风或扬声器，而改在设备主体上设置，同样可实现语音控制。
64.进一步地，在本实施例中，所述头戴调节装置还包括压力采集件，所述压力采集件用于采集所述蜗杆310拉拽所述齿条结构211的驱动压力。可以理解，戴显示设备越紧固，蜗杆310拉拽齿条结构211所需的驱动压力也将越大，也即驱动压力能够反映头戴显示设备的松紧度。如此，可通过压力采集件反馈的驱动压力来实现松紧度的量化调节，从而进一步提升本发明的头戴调节装置的调节精度。
65.进一步地，在本实施例中，所述压力采集件为压电感应片350，所述压电感应片350套设于所述蜗杆310的端部，以采集所述驱动压力的在所述蜗杆310的轴向上的分力。涡杆在拉拽第一绑带210的齿形结构时会产生有限形变，该形变的作用力延蜗杆310轴向的分量会拉拽蜗杆310，也即，蜗杆310主要在轴向上对第一绑带210拉拽，因此，驱动压力的在所述蜗杆310的轴向上的分力能在最大程度上反映二者之间的相互作用力。当然，在其他实施例中，压力采集件也可采集驱动压力的扭矩，压力采集件还可以是其他的压力传感器。
66.进一步地，在本实施例中，如图10所示，所述控制仓100内还设有两轴承360，所述蜗杆310两端均设有安装轴311，所述安装轴311装设于所述轴承360；两所述安装轴311外均套设有卡固件，两所述卡固件与两所述轴承360一一配合，以限制所述蜗杆310的轴向位移，所述压电感应片350位于所述轴承360与所述卡固件之间。不失一般性，本实施例中，第二传动齿轮340设于轴承360的外侧，作为其中一个紧固件，轴承360另一端的紧固件则是卡设于安装轴311外的卡簧370，二者分设于蜗杆310的相对两端，而轴承360位于二者之间，如此互
相配合，以限制蜗杆310的轴向位移；如图11所示，压电感应片350装设于卡簧370与轴承360之间，在涡杆在拉拽第一绑带210时，蜗杆310受到的反作用力，将拉拽卡簧370向轴承360的方向挤压，如此，压电感应片350即可采集到驱动压力在蜗杆310轴向上的分力。当然，在其他实施例中，也可以是安装轴311的外周缘凸设有轴凸，两轴凸与两轴承360一一配合，以限制蜗杆310的轴向位移，压电感应片350位于轴承360与轴凸之间，同样也可采集驱动压力在蜗杆310的轴向上的分力。
67.进一步地，在本实施例中，当所述驱动压力达到保护压力时，所述电机320关闭。保护压力的设置应考虑到人体的最大耐受松紧度，避免第一绑带210和第二绑带220过分勒紧人体头部，对用户的健康造成损害。
68.进一步地，在本实施例中，当所述第一绑带210调节到位时，所述头戴调节装置记录所述第一绑带210的最终状态并存储，以供用户再次调用。可选地，头戴调节装置还存储有不同头围的人群的耐受压力值，用户在初次佩戴该头戴显示器时，可调用这些耐受压力值，以逐步控制电机320正转，使压电感应片350采集到的驱动压力一一到达不同的耐受压力值，并逐一询问用户是否需要继续紧固，直至调节到适合用户的松紧度。若头戴调节装置存储的耐受压力值中没有符合用户的适配压力，可先找到一个较接近的耐受压力值，先使头戴显示设备的松紧度接近适配松紧度，再微调至适配压力，以将头戴显示设备调节至适配松紧度，同时，头戴显示设备将记录此时的驱动压力并存储，以使用户后续佩戴时能直接调用该驱动压力，控制电机320运转，即可直接调节到适配松紧度，而不必再逐步调节。
69.进一步地，在本实施例中，如图3所示，所述控制仓100包括相叠设的第一支架110与第二支架120，所述第一支架110与所述第二支架120配合形成所述调节腔。如此，可方便第一绑带210的接入与第二绑带220的固定。不失一般性，本实施例中，第一支架110与第二支架120通过螺钉锁附的方式连接。
70.进一步地，在本实施例中，如图3和图9所示，所述蜗杆310设于所述第一支架110背离所述第二支架120的一侧，所述第一支架110上开设有让位口111，所述蜗杆310穿设所述让位口111，以使至少所述蜗杆310上的用于与所述齿条结构211相啮合的部分能伸入所述调节腔内。如此，调节腔的空间不必过大，仅需容置第一绑带210即可，第一绑带210可在其中稳定运动，而蜗杆310只需将螺旋齿的部分伸入调节腔，即可与齿条结构211稳定啮合。当然，在其他实施例中，蜗杆310也可以设于调节腔内，并在调节腔内另设卡扣来使第一绑带210稳定运动。
71.进一步地，在本实施例中，如图3和图12所示，所述控制舱内还设有电池600，所述电机320电连接于所述电池600。不失一般性，本实施例中，于第一支架110背离第二支架120的一侧，让位口111的两侧分设有两第一安装支架113，第一安装支架113上设置有卡扣结构，以供电池600卡合。而电池600分设于让位口111两侧，可使头戴调节装置的重量分布更均匀，以进一步提升用户的佩戴舒适度。为确保电池600的安全性，电池600的顶部还设置有缓冲层610，缓冲层610可以是可粘接的缓冲胶棉。
72.进一步地，在本实施例中，如图2和图3所示，于所述头戴调节装置的佩戴侧，所述控制仓100设有缓冲垫700。如此，当用户佩戴头戴显示设备后，缓冲垫700能处于头部与第二支架120之间，用户的佩戴舒适度能够进一步提高。
73.不失一般性，本实施例中，如图5和图6所示，缓冲垫700设于第三支架130上，具体
地，缓冲垫700包括缓冲块710及套设于缓冲垫700外的包布720，包布720的边缘是弹性绳圈，可箍套于第三支架130，以使缓冲垫700与第三支架130连接稳固。可选地，缓冲块710可以是海绵或珍珠棉，包布720的材质可以是海绵材质或者橡胶材质。
74.如图5至图8所示，第三支架130在靠近第二支架120的一侧设有卡勾131，第二支架120上设有相对应的卡口121，二者通过卡扣连接的方式相连接；第三支架130在靠近第二支架120的一侧还设有支撑筋132，该支撑筋132与第二支架120的表面配合，且支撑筋132的配合高度比卡勾131的配合高度高，便于卡合的适当锁紧，另外，如此设置也有利于第三支架130的快拆，原因在于，筋支撑的整体刚度要比大面接触低，拆开时比较省力。
75.进一步地，如图10和图12所示，控制仓100还包括用于安装驱动模组的第四支架140，可以理解，本实施例中，驱动模组包括电机320、蜗杆310、第一传动齿轮330、第二传动齿轮340、轴承360等。第四支架140通过螺钉锁附的方式与第一支架110固定连接，具体地，如图9所示，让位口111的周围环设有多个螺钉柱112，用于供第四支架140螺钉连接，如此，第一支架110和第四支架140之间也能具有空间以供驱动模组容置。
76.进一步地，如图10和图12所示，第四支架140在背离第一支架110的一侧设有第二主控板800，第二主控板800上具有电池600接口、压电感应片350接口及电机320接口，以分别供电池600、压电感应片350及电机320电连接。
77.如图4所示，控制仓100还具有盖设于第一支架110上的仓盖150，仓盖150上设置有麦克风孔151和扬声器孔152，仓盖150内侧设有环设于所述麦克风孔151的第二安装支架153，用于安装麦克风400；仓盖150内侧设有环设于所述扬声器孔152的第三安装支架154，用于安装扬声器500。
78.本发明还提出一种头戴显示设备，该头戴显示设备包括设备主体和头戴调节装置，该头戴调节装置的具体结构参照上述实施例，由于本头戴显示设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
79.其中，所述设备主体设有第一主控板，所述电机320与所述第一主控板电连接；或，所述头戴调节装置设有第二主控板800，所述电机320与所述第二主控板800电连接。也即，可灵活选择是否在头戴调节装置上设置主控板。若头戴调节装置上不设置主控板，可借用第一主控板控制电机并接收压力采集件反馈的压力值；若头戴调节装置上设置有第二主控板800，则可直接通过第二主控板800控制头戴调节装置的电器元件，此时，设备主体上可借用第二主控板800，而不单独设主控板，当然，设备主体也可设置第一主控板，必要时，还可将第一主控板与第二主控板电连接。
80.另外，设备主体和头戴调节装置上的电池的设置也可参照上述主控板的设置方式。
81.可选地，如图1、图2和图9所示，第一支架110和第二支架120上设有接线端子910，第二绑带220上设有细导线920，第一支架110上的接线端子910可用于连接主板和电池600，第二支架120上的接线端子910用于连接细导线920，细导线920的另一端连接设备主体，以使头戴调节装置能借用设备主体的部件。不失一般性，可采用嵌件注塑的方式生产嵌有接线端子910的第一支架110和第二支架120、或嵌有细导线920的第二绑带220。当然，在其他实施例中，不考虑防水的要求时，也可不设接线端子910，第一支架110和第二支架120只需
预留过线空隙即可。
82.当然，在其他实施例中，还可以是，设备主体与头戴调节装置均设有独立的主控板，二者之间的主控板可通过电连接或无线连接的方式通信连接，如此，第二支架上不必设接线端子，第二绑带上不必嵌设细导线，而设备主体与头戴调节装置可单独出货。
83.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。