具体实施方式

在本文中的多处，AR指增强现实；VR指虚拟现实；MR指混合现实；背侧指后侧或后向；腹侧指前侧或前向；中间指朝中方向；而横向指侧向。

如图所示，根据本发明实施例的示例性头戴设备100包括视听组件102和头盔104，供使用者105使用。为清楚起见，在示出头戴设备100的附图中，未示出布线(其为已知技术)。

在附图所示的示例性实施例中，视听组件102包括适配器106和头戴式显示器108。

在附图所示的示例性实施例中，头戴式显示器108选用HTC VIVE^TM显示器。头戴式显示器108包括显示器主体110、两个屏幕112、连接接口114(用于将头戴式显示器102连接到视听数据传送线)、以及显示器安装座接合突起116。

适配器104包括适配器主体140、翻盖142、左头戴式耳机组件144、右头戴式耳机组件146、以及搭扣148。

适配器主体140包括适配器主体视口160、显示器安装座接合插座162(用于接收显示器安装座接合突起116)、具有翻盖安装螺钉接收螺纹孔166的翻盖安装座164、左头戴式耳机组件安装座168、右头戴式耳机组件安装座170、左适配器磁锚定装置172、右适配器磁锚定装置174和前适配器磁锚定装置176。每个头戴式耳机组件安装座168、170均包括用于将搭扣148安装在适配器主体140任一侧的搭扣槽178。在附图中，搭扣148示出为从适配器主体140侧向突出，但为了清楚起见，搭扣槽178和搭扣148之间的接合使得搭扣148在搭扣槽178内枢转大约180°，即处于大致向腹侧突出和大致向背侧突出之间。

翻盖142包括两个螺孔190，可选地，包括系绳锁紧机构192。如图所示，在使用中，通过将显示器主体110插入适配器主体140和翻盖142之间，并且通过将翻盖安装螺钉194穿过螺钉孔190插入翻盖安装螺钉接收螺纹孔166以将翻盖142固定到适配器主体140，将显示器主体110可拆卸地固定到适配器主体140。适配器主体140和翻盖142之间的接合处限定了与电缆保护橡胶垫圈198配合使用的绳索引入口196。翻盖142还容纳定制的PCB(印刷电路板)以将视听组件102与其他组件和数据传送线互连。

每个头戴式耳机组件144、146包括：(配置为安装到相应头戴式耳机组件安装座168、170上的)枢转底座200；头戴式耳机支臂202；穿过枢转底座200和头戴式耳机支臂202近端的铰链销204；以及安装在头戴式耳机支臂202远端的扬声器主体206。

枢转底座200包括用于朝向打开分离位置弹性偏压头戴式耳机支臂202的弹簧组件208。弹簧组件208包括螺旋弹簧210和弹簧随动件212，两者均可滑动安装在弹簧随动件杆部214上并置于弹簧座216和头戴式耳机支臂叉218之间。

扬声器主体206包括：扬声器罩220、外部泡沫型材222；内部泡沫型材224、扬声器225(附图所示的示例性实施例中选用925-XDC 16NL22 40毫米扬声器驱动器)；两个上扬声器磁体226(在附图所示的示例性实施例中，每个磁体均是钕磁体，直径为1/2英寸，厚度为1/8英寸，N52)；下部扬声器磁体228(在附图所示的示例性实施例中，925钕磁体，直径1/2英寸，厚度1/16英寸，N52)；具有三个扬声器磁体座232的耳罩面盖230(其中扬声器磁体226、228例如用诸如环氧树脂的粘合剂固定)；护耳毡234(用粘合剂，例如即剥即贴粘胶固定在耳罩面盖230上)；以及四颗扬声器螺钉236(用于将耳罩面盖230和扬声器罩220连接在一起)。

扬声器罩220包括椭圆形罩孔237。头戴式耳机支臂202的远端包括扬声器罩安装座238，其中该扬声器罩安装座238包括:具有配置为在椭圆形罩孔238内松动配合的椭圆形肩部240的扬声器罩安装座突起239；外部橡胶垫圈241(用于邻接扬声器罩220的外部)；内部橡胶垫圈242(用于邻接扬声器罩220的内部)；卡箍243；和卡箍固定销244。该椭圆形罩孔237和扬声器罩安装座238协作以在头戴式耳机支臂202和扬声器主体206之间提供期望的柔性(在附图所示的实施例中，每个扬声器箱均柔性地附接到头戴式耳机支臂从而使得该头戴式耳机相对于头戴式耳机支臂进行一定的相对旋转和枢转，但是这种柔性装配并不存在于所有实施例中)。

头盔104包括头盔主体250；左护耳251；右护耳252；和可调带253。

头盔主体250包括：头盔视口254；左头盔磁锚定装置255；右头盔磁锚定装置256；和前头盔磁锚定装置257。左头盔磁锚255和右头盔磁锚256中的每一个都具有后向凹肩258。头盔衬垫组件259(包括优选具有抗菌属性的缓冲衬垫泡沫)固定在头盔主体250的内部。

护耳251、252定位为使得当头盔104位于使用者头部时每个护耳251、252都覆盖在使用者的耳朵上。护耳251、252用于在使用者的耳朵和扬声器主体206之间提供物理的但透音的屏障，以便针对多个连续使用者使扬声器主体206维持令人满意的卫生状态。每个护耳251、252包括三个护耳磁体260(在附图所示的示例性实施例中，每个都是925钕磁体，直径为1/2英寸，厚度为1/16英寸，N52)、具有三个护耳磁体座262的护耳板261(其中护耳磁体260例如用诸如环氧树脂的粘合剂固定)；降噪耳套263(包括柔韧的泡沫材料以提供柔软舒适的表面和隔音/密封的形式)；和降噪耳套转移胶带264(用于将降噪耳套263固定到护耳板261上)。

在附图所示的示例性实施例中，每个护耳251、252均利用传统紧固件(例如螺钉)附接到头盔主体250的相应侧。每个护耳251、252具均有导音护耳孔265(在示例性实施例中，具有28mm的直径)。每个护耳252均被构造成具有大约15度的向内倾斜面，以适应由头部较大的使用者引起的“扩张”，同时为头部较小的使用者的耳朵提供期望的贴近度。

可调节带253附接到头盔主体250的每一侧，并且在每一侧包括折弯部分270(以容纳扬声器主体206并且允许可调节带位于使用者头部上的期望位置)以及具有棘齿旋钮的使用者可操作的可释放张紧装置271。可调节带253通过紧固件附接到头盔主体250，从而当调节可调节带253时，可调节带253能够根据使用者的需要相对于头盔主体250枢转运动。在使用中，可调节带253优选位于使用者的枕骨之下或附近，并用棘齿旋钮拧紧，直至舒适贴合。

头戴设备100的使用包括：向使用者提供头盔104，并如上所述使用棘齿旋钮将其固定在使用者头上，其中使用者的耳朵靠近降噪耳套263；佩戴头盔104的使用者移近视听组件102，或者视听组件102移近佩戴头盔104的使用者，视情况而定；使用者105使视听组件102与头盔104的腹部接触以将左适配器磁锚定装置172、右适配器磁锚定装置174和前适配器磁锚定装置176分别与左头盔磁锚定装置255、右头盔磁锚定装置256和前头盔磁锚定装置257接合，从而将视听组件102可松脱地连接到头盔104；使用者105将每个头戴式耳机支臂202和扬声器主体206向中间移动以使相应的扬声器磁体226、228与相应的护耳磁体260接合，从而将扬声器主体206可松脱固定到护耳251、252上(因为被接合磁体的磁吸力克服头戴式耳机支臂202朝向打开分离位置的横向弹性偏压)；使用者接受头戴设备100提供的视听体验；使用者握住视听组件102以将其与头盔104分离，其中扬声器磁体226、228和护耳磁体260的最终错位，以及每个扬声器主体206和相邻凹肩258之间的物理相互作用，使得头戴式耳机支臂202的弹性偏压能够将扬声器主体206横向移动到打开分离位置；然后使用者可以取下头盔104。

为清楚起见，使用者可以直接手动横向移动每个头戴式耳机支臂202和扬声器主体206，以便将每个扬声器主体206从所关联的护耳251、252脱离，从而使得头戴式耳机支臂202的弹性偏压能够将扬声器主体206朝着打开分离位置横向移动。

在使用中，护耳毡234用于减弱耳罩面盖230和相应护耳251、252之间的声音传输，其与降噪耳套263、外部泡沫型材222和内部泡沫型材224一起为使用者提供理想的隔音。

头盔104和适配器106优选地包括模制塑料部件。头盔104是弹力柔性的以便适应不同使用者头部在尺寸和形状方面的差异。头戴式耳机支臂202和扬声器主体206相对于适配器主体140的铰接/枢转容纳由使用者头部差异导致的头盔形变(即形状差异)。

适配器106和头盔104之间的接口以及扬声器主体206和护耳251、252的接合可以配置为使得每个适配器106可以匹配多个不同尺寸的头盔(以便适应不同头型/年龄的使用者)。头戴式耳机支臂202相对于适配器主体140的铰接/枢转有利于如上使用不同尺寸的头盔。

以具有可拆卸屏幕的头戴式显示器为特色的游乐园乘骑设施使得运营商可以为每位乘骑玩家提供个性化的虚拟现实环境。当每位乘骑玩家在虚拟环境中游览并随虚拟环境对应移动时，他们可以获得独特的虚拟体验。该乘骑设备包括动感平台、系链头戴式显示器、搭杆、显示器吊架和控制输入器。动感平台通常包括安装到多个线性触发器上的座椅，该多个线性触发器用于在虚拟环境中使座椅运动。显示器吊架可旋转地附接到动感平台上，并根据需要移动该系链头戴式显示器朝向和远离使用者。搭杆可旋转地附接到动感平台上，防止乘骑玩家在乘骑尚未结束时离开该乘骑设备。此外，搭杆与显示器吊架连接使得当搭杆位于使用者大腿区域内时，显示器吊架的一端位于使用者头部的正上方。或者，当搭杆位于使用者头部上方时，显示器吊架的端部位于使用者头部的后方。控制输入器为操纵杆，允许使用者在虚拟环境中使动感平台及其自身移动。可选地，位于系链头戴式显示器上的前置摄像头可以跟踪使用者的手以向虚拟环境提供输入。例如，使用者可以通过将他们的手放在虚拟方向盘前并绕虚拟方向盘旋转来操纵虚拟方向盘。

图10-13示出了示例性的兼容虚拟现实的动感平台301。该动感平台301包括：底座303、由底座303支撑的座椅305、输入系统307、约束系统309、视听组件支承系统311和多个触发器315。附图中所示的输入系统307包括配置为允许使用者向虚拟现实环境提供输入的运动感测操纵杆。显然，座椅305可以是可拆卸地固定在基本平坦的底座上的轮式座椅或机动滑板车。

该多个触发器315优选地包括第一触发器、第二触发器和第三触发器。虽然示出的是线性触发器，但是显然运动底座触发器可以具有其他机械输出，例如旋转触发器和振动触发器。触发器315呈三角阵列间隔设置，其中第一触发器位于动感平台301的前部附近，第二和第三触发器位于动感平台301的后部附近。该多个触发器315配置为响应于控制器和输入系统307使该动感平台301动作。例如，控制器可以使动感平台301动作，就好像使用者105在一条正在穿越一系列急流的船上一样，而使用者可以通过移动输入系统来选择要沿着河流的哪个分岔航行。

约束系统309包括刚性连接到C形构件的搭杆。视听组件支承系统311包括配置为在使用者上方支承虚拟现实头盔的延展构件。视听组件支承系统311还包括收缩系统，以调节系链距离视听组件102的长度。

优选地，约束系统309和视听组件支承系统311都绕使用者105枢转。约束系统309例如通过位于动感平台301中的齿轮传动系统可旋转地连接到视听组件系统311。该齿轮传动系统优选地具有2:1的齿轮比，然而本申请也考虑了其它齿轮比。该齿轮传动系统的齿轮设置使得VR支承系统的旋转运动是约束系统的一半。该齿轮传动系统允许约束系统向上枢转并避开使用者，同时将VR头盔向后移动并远离使用者。这样，使用者可以轻松且快速地进出座椅305。

图示的搭杆增加了游乐设施的吞吐量，但本申请也考虑其他约束系统。某些类型的虚拟现实实施例的约束系统可以模拟与乘骑体验一致的约束系统。例如，约束系统可以包括用于配置为飞行模拟器的系统的五点式背带，其中背带的一部分连接到齿轮传动系统，从而该背带的固定使视听组件支承系统311更靠近使用者。可选地，五点式背带可以不调整视听组件支承系统311的位置。本申请考虑的其他类型的约束装置包括例如座椅安全带、肩部约束装置、锁定搭杆、丁字杆。

虽然视听组件支承系统311被示出为直接附接到动感平台301上，但是显然视听组件支承系统311可以远离动感平台301设置。例如，视听组件支承系统311可以安装到位于动感平台301附近的墙壁或天花板上。

在附图所示的示例性实施例中，视听组件102被固定到视听组件支承系统311上以防止移位并向视听组件102提供数据和电力。其他实施例可以包括收缩系统以移动视听组件102靠近和远离使用者。例如，吊架可以位于动感平台301上方，吊架被配置成将系链视听组件102降低到使用者膝盖附近。可选地，视听组件102可以悬挂在使用者头部附近，或者可以放在相邻的篮子中或者挂在相邻的钩子上，直至使用者连接到头盔104。

图12示出了动感平台301的打开位置。该打开位置配置为允许使用者105进入和离开座椅305。当使用者105坐在座椅305上并将他们的脚放在搁脚板上时，使用者105完全由动感平台301支承。如图12所示，在使用动感平台301时，使用者头上着戴头盔104。使用者105双手放在输入系统307上。在该打开位置，视听组件支承系统311将视听组件102定位在使用者头部上方和后方。

视听组件102固定并支承在视听组件支承系统311上。在打开位置，约束系统309也位于使用者头部上方。当使用者105拉下约束系统309时，视听组件支承系统311向下枢转，并将视听组件102定位在使用者的面部前方。使用者105抓住视听组件102并将视听组件102连接到头盔104，并使扬声器主体206与护耳251、252接触，从而完成头戴设备100的装配。

该系统配置为使得吊架的端部从使用者初始位置的前方和上方移动到位于初始位置上方和后方的下一位置。系统将悬挂显示器从靠近使用者头部的位置移动到更远的位置。在不同位置之间移动显示器可以方便地进出动感平台，而不会撞到使用者头部，也不会损坏显示器。虽然所示的靠近位置在使用者头部的前方，但是应该清楚的是，该近位置可以在使用者头部的侧面或者在使用者头部的正上方。非靠近位置是指使用者可以自由进出动感平台而不受显示器干扰的任何位置。

一旦乘骑结束，使用者105将视听组件102与头盔104分离。在示例性实施例中，使用者操纵视听组件102以使其与头盔104分离，从而使扬声器主体206与护耳251、252分离。接下来，操作员释放约束系统309。使用者105然后上拉约束系统309，并且视听组件支承系统311向上枢转至使用者105的后方。一旦使用者105离开乘骑装置，头盔104被移除并被清洗/消毒以备随后使用。

虽然上述系统配置用于乘骑设施，但是显然该系统也可以配置用于游戏系统和/或飞行模拟器。该系统的军用和民用都为虚拟现实提供商提供了比传统虚拟现实系统更快的周转率和更高的设备使用率。此外，该包括分体式虚拟现实耳机和动感平台的系统可设置为用户群体提供虚拟现实环境的场所，例如游乐园、主题公园、嘉年华会、展览、旅行、巡展、训练中心、市集、博物馆、家庭娱乐中心、驾驶模拟器和飞行模拟器。

本发明权利要求的范围不应受实施例中阐述的优选实施例的限制，而是应该给出与说明书整体一致的最广泛的解释。