具有可移除透镜的显示和视力矫正系统的制作方法

具有可移除透镜的显示和视力矫正系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年6月21日提交的美国临时申请第62/864664号的优先权和权益，该申请的全部公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
3.本公开涉及显示系统，并且具体地讲，涉及头戴式显示系统。


背景技术：

4.头戴式显示器(hmd)是佩戴在用户头上的显示设备，包括用于为用户显示图形的一个或多个显示模块。不同用户可能具有不同的眼睛屈光异常，因此不同用户需要不同的矫正型透镜。


技术实现要素：

5.本文公开了显示系统的具体实施。在一个具体实施中，显示系统包括显示器、可移除透镜组件、和透镜检测传感器。可移除透镜能够以可移除的方式耦合到显示器。透镜检测传感器检测耦合到显示器的可移除透镜组件。显示系统还可包括头戴式显示单元，所述头戴式显示单元包括所述显示器和所述透镜检测传感器。显示系统可以利用透镜检测传感器从可移除透镜确定透镜信息，并且可以根据透镜信息提供可移除透镜的指示器。
6.在另一具体实施中，提供了用于操作头戴式显示单元的方法，其包括标识耦合到头戴式显示单元的显示模块的可移除透镜、以及根据可移除透镜的所述标识来提供指示。所述指示可以是在所述可移除透镜和能耦合到显示模块的另一可移除透镜之间不同的配置指示。所述方法还可包括标识用户，而所述指示可以是所述可移除透镜与所述用户之间兼容性的兼容性指示。
7.在另一具体实施中，显示系统包括头戴式显示单元和可移除透镜组件。头戴式显示单元包括显示模块。可移除透镜组件包括透镜元件和耦合到透镜元件的框架。可移除透镜组件可以能够在单个取向中利用联接到所述框架并且围绕所述透镜元件的磁附接特征部而以可移除的方式耦合到显示模块。可移除透镜组件可以能够例如以过盈配合而以可移除的方式耦合到显示模块，其中可移除透镜包括适形环形突出部，所述适形环形突出部将显示模块的透镜安装件轴向地接纳在其中。可移除透镜组件可以能够利用弹簧闩锁机构而以可移除的方式耦合到显示模块。
8.在另一具体实施中，显示系统包括头戴式显示单元和可移除透镜组件。头戴式显示单元包括显示模块和对应的机械耦合特征部。可移除透镜组件包括矫正型透镜元件，耦合到矫正型透镜元件的框架，以及耦合到框架的机械耦合特征部。机械耦合特征部能够通过对应的机械耦合特征部来接收以将可移除透镜组件可移除地耦合到头戴式显示单元。
9.机械耦合特征部可接合对应的机械耦合特征部以防止可移除透镜组件相对于头戴式显示单元横向于，沿着和/或围绕矫正型透镜元件的光轴移动。可移除透镜组件还可包
括磁性耦合特征部，该磁性耦合特征部与机械耦合特征部间隔开，并且通过该磁性耦合特征部，可移除透镜组件磁性耦合到头戴式显示单元。显示模块可包括包括对应的机械耦合特征部的透镜安装件，并且可移除透镜组件能够以可移除的方式耦合到显示模块。
10.在一个具体实施中，显示和视力矫正系统包括头戴式显示单元、眼镜框架和可移除透镜组件。所述头戴式显示单元被配置为佩戴在用户的头部上并且包括用于向用户提供图形内容的显示器。所述眼镜框架被配置为佩戴在所述用户的所述头部上。所述可移除透镜组件能够可移除地耦合到所述头戴式显示单元和所述眼镜框架。所述可移除透镜组件包括矫正型透镜元件。
11.所述可移除透镜组件可包括用于将所述可移除透镜组件可移除地耦合到所述头戴式显示单元和所述眼镜框架的磁性耦合特征部和机械耦合特征部。机械耦合特征部可包括公部件，所述公部件能够由所述头戴式显示单元和所述眼镜框架的母部件接收，以防止所述可移除透镜组件在横向于和沿着所述矫正型透镜元件的光轴的方向上的相对移动。所述头戴式显示单元可接合所述用户的第一组面部基准以将所述矫正型透镜元件定位在相对于所述用户的第一佩戴位置，所述第一组面部基准包括所述用户的额部。所述眼镜框架可接合所述用户的第二组面部基准以将所述矫正型透镜元件定位在相对于所述用户的第二佩戴位置，所述第二组面部基准可包括所述用户的耳朵。
12.在一个具体实施中，用于视力矫正的方法包括提供具有矫正型透镜元件和第一耦合特征部的可移除透镜组件。该第一耦合特征部对应于用于将可移除透镜组件耦合到头戴式显示单元的头戴式显示单元的第二耦合特征部，并且对应于用于将可移除透镜组件耦合到眼镜框架的眼镜框架的第三耦合特征部。
13.在一个具体实施中，一种可移除透镜组件具有矫正型透镜元件和耦合到所述矫正型透镜元件的第一机械耦合特征部。该第一机械耦合特征部可插入头戴式显示单元的第二机械耦合特征部中，以防止矫正型透镜元件相对于头戴式显示单元在横向于和沿着矫正型透镜元件的光轴的方向上的移动。机械耦合特征部还可插入眼镜框架的第三机械耦合特征部中，以防止矫正型透镜元件相对于眼镜框架在横向于矫正型透镜元件的光轴的方向上的移动。
附图说明
14.图1是显示系统的侧视图，其中隐藏的部件以虚线示出。
15.图2是沿图1中的线2
‑
2截取的图1的显示系统的剖视图。
16.图3a是以组装状态示出的沿图2中的线3
‑
3截取的图1的显示系统的显示单元和可互换透镜组件的剖视图。
17.图3b是以拆解状态示出的图3a的显示单元和可互换透镜组件的剖视图。
18.图4是图1的显示系统的可移除透镜的后视图，其中光发射点、光进入点和光离开点由虚线(即点划线)示出。
19.图5是可移除透镜的另一实施方案的后视图。
20.图6是可移除透镜的另一实施方案的后视图。
21.图7是可移除透镜的另一实施方案的剖视图。
22.图8是可移除透镜的另一实施方案的剖视图。
23.图9是可移除透镜的另一实施方案的剖视图。
24.图10a是沿图2中的线10
‑
10截取并以拆解状态示出的图1的显示系统的另一显示单元和另一可互换透镜组件的剖视图。
25.图10b是以组装状态示出的图10a的显示单元和可互换透镜组件的剖视图。
26.图11a是以拆解状态示出的图1的显示系统的另一显示单元和另一可互换透镜组件的剖视图。
27.图11b是以组装状态示出的图10a的显示单元和可互换透镜组件的剖视图。
28.图12a是用于在显示系统中使用的显示模块的侧视图。
29.图12b是用于在显示系统中使用的显示模块的前视图。
30.图12c是用于在显示系统中使用的显示模块的前视图。
31.图12d是用于在显示系统中使用的显示模块的前视图。
32.图13a是用于在显示系统中使用的显示模块的前视图。
33.图13b是与图13a的显示模块一起使用的可移除透镜组件的前视图。
34.图13c是沿线13c
‑
13c截取的图13a的显示模块的剖视图。
35.图13d是沿线13d
‑
13d截取的图13b的可移除透镜组件的剖视图。
36.图13e为处于部分耦合状态的图13a的显示模块和图13b的可移除透镜组件的剖视图。
37.图13f是以耦合状态示出的图13a的显示模块和图13b的可互换透镜组件的剖视图。
38.图14a是显示系统的示意图。
39.图14b是用于操作显示系统的方法的流程图。
40.图15是用于确定可移除透镜和用户的兼容性的过程的流程图。
41.图16是用于确定可移除透镜和用户的兼容性的方法的流程图。
42.图17是显示系统的控制器的示例性硬件配置的示意图。
43.图18a是眼镜组件的前视图。
44.图18b是图18a的眼镜组件的顶视图，其具有与其分离的可移除透镜组件。
45.图18c是图18a的眼镜组件的侧视图。
46.图19a是佩戴图18a的眼镜组件的人的前示意图。
47.图19b是佩戴图18a的眼镜组件的人的侧示意图。
48.图20a是佩戴图1的头戴式显示单元的人的前示意图。
49.图20b是佩戴图1的头戴式显示单元的人的侧示意图。
50.图21是另一眼镜组件的顶视图，其具有与其分离的弓形部。
51.图22a是佩戴处于降低配置的头戴式显示单元的人的侧示意图。
52.图22b是佩戴处于升高配置的图22a的头戴式显示单元的人的侧示意图。
53.图22c是沿线22c
‑
22c截取的图22a的眼镜组件和头戴式显示单元的剖视图。
具体实施方式
54.本文公开了包括头戴式显示单元和一个或多个可互换透镜的显示系统的实施方案。可互换透镜可以根据不同用户的不同眼睛的特征(例如，根据眼镜处方)来配置。例如，
一对可互换透镜可以与一个用户相关联(例如，指定的)，而另一对可互换透镜可以与另一用户相关联。可互换透镜能够以可互换的方式安装到头戴式显示单元，使得不同的透镜可以被安装到头戴式显示单元以适应具有不同眼睛特征的不同用户。可互换透镜可以以各种不同的方式安装到头戴式显示单元。显示系统也可标识被安装到头戴式显示单元的可互换透镜和/或标识用户并且响应于此而执行各种操作。
55.参见图1和图2，显示系统100通常包括头戴式显示单元110和一个或多个可移除透镜组件120。头戴式显示单元110通常包括外壳112、头部支撑件114、一个或多个显示模块116(例如，两个；每个眼睛一个)、和各种其他电子器件(例如，控制器或计算设备、通信接口、音频输入和/或输出设备、传感器、电池或其他功率电子器件；还参见图12)。显示系统100被配置为提供计算机生成的现实(例如，虚拟现实或混合现实)，在此情形中，显示系统100可以被认为是计算机生成现实系统或计算机生成现实显示系统、虚拟现实系统或虚拟现实显示系统、或者混合现实显示系统或混合现实系统。下文将更详细地讨论术语计算机生成现实、虚拟现实和混合现实。
56.外壳112包含或以其他方式耦合到所述一个或多个显示模块116和所述其他电子器件。外壳112也可包括耦合到其的各种适形部件，用于接合用户的面部以被支撑在上面(未示出)。头部支撑件114耦合到外壳112以将头戴式显示单元110支撑在用户的头上，其中所述一个或多个显示模块116相对于用户的眼睛处于合适的位置。如图所示，头部支撑件114可被配置成被配置为围绕用户的头部延伸的带或条。显示模块116在固定位置(如图所示)耦合到外壳112。
57.参照图3a至图3b，显示模块116通常包括显示器316a、主透镜316b、和透镜安装件316c。显示器316a被配置为将图形显示给用户。显示器316a可以例如是显示屏，诸如液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、或其他合适的显示器。显示器316a可以耦合到电路板或其他支撑件。
58.主透镜316b耦合到显示器316a。主透镜116b定位在显示器116a与用户的眼睛之间，并且使从显示器316a发射的光在到达用户的眼睛之前发生折射。根据显示器316a和/或可移除透镜组件120的配置，可以省略主透镜316b。
59.透镜安装件316c被配置为耦合到并且将可移除透镜组件120支撑在显示器316a与用户的眼睛之间(即，主透镜316b在显示器316a和可移除透镜组件120之间)。如图所示，透镜安装件316c可以附加地耦合到并且相对于显示器316a支撑主透镜316b，诸如通过耦合到电路板或显示器316a的其他支撑件来实现。透镜安装件316c可以围绕主透镜316b(例如，形成主透镜316b的边框或筒体结构)。
60.可移除透镜组件120通常包括透镜元件330和透镜框架340。透镜框架340耦合到透镜元件330并且被配置为以可移除的方式耦合到透镜安装件316c以用于将透镜元件330在预定位置支撑到显示模块116上(例如，相对于显示器316a和/或主透镜316b)。透镜框架340例如耦合到透镜元件330的外周边表面。下文更详细地讨论透镜安装件316c的变型形式和与透镜框架340的交互。可移除透镜组件120也可被称为可互换透镜组件、可互换透镜、可移除透镜、或透镜。
61.透镜元件330可以是矫正型透镜，例如用于应对用户眼睛的屈光异常，诸如近视、远视和/或散光。可移除透镜组件120和透镜元件330可以通过具有特定透镜特征应对特定
用户的眼睛的特定屈光异常(例如，眼睛特征)而与特定用户相关联。此类透镜特征和眼睛特征可以各自包括被常规用于定义一个或多个用户的眼睛的眼镜处方或屈光异常的球镜、柱镜、轴和/或其他参数。
62.透镜元件330的、并且因此还有可移除透镜组件120的透镜特征也可包括要与用户的瞳孔对准的中心(例如，光轴)。因此，可移除透镜组件120可以在预定位置(即，上/下、左/右、和旋转位置)安装到透镜安装件316c，以确保透镜元件330相对于用户眼睛的正确空间定位。
63.透镜元件330相反可以是非矫正型透镜，其保护主透镜316b不被用户和/或碎屑接触，这否则可能会妨碍用户观看显示器316a(例如，刮擦或阻档观看)。例如，一对可移除透镜组件120可以包括供特定用户使用的矫正型的透镜元件330，而另一对可移除透镜组件120可以包括供其他用户(例如，不需要矫正型透镜的用户)使用的非矫正型的透镜元件330。
64.参照图4至图6，可移除透镜组件120的外周边可以具有不同的形状。如图4所示，可移除透镜组件120具有由透镜框架340形成的胚珠形(即，具有弯曲的左端和右端；如图所示)的外周边。外周边相反可以是圆形的(参见图5中透镜组件520的透镜框架540)或者可以是矩形的(参见图6中透镜组件620的透镜框架640)。如下文更详细讨论的，具有旋转对称的外周边(例如，为胚珠形、圆形、矩形、或其他合适的形状)的那些透镜组件可以进一步被配置为围绕透镜元件330的光轴在不同旋转位置耦合到透镜安装件316c，用于与显示模块116一起使用。另选地，可移除透镜组件120可以具有旋转非对称的外周边，使得透镜安装件316c在仅一个位置能够耦合以用于与显示模块116一起使用。
65.再次参见图3a和图4，光由显示器316a发射并穿过主透镜316b，然后穿过透镜元件330，之后才到达用户的眼睛。例如，从显示器316a的外边缘360a发射的光可以大致遵循外光路360(例如，光线轨迹)，由此，从显示器316a发射的光被主透镜316b折射并且之后被透镜元件330折射。外光路360穿过主透镜316b，通常为通过位置360b。外光路360在进入点360c处进入透镜元件330的进入侧330a并且在进入点360c处离开光路的离开侧330b。从进入侧330a移动穿过透镜元件330到达离开侧330b，外光路360变窄，以朝用户的眼睛聚焦。
66.透镜元件330在进入点360c和离开点360d之外(即，朝向透镜元件330的边缘径向向外)的区域不用于将光朝用户的眼睛折射，并且可以被认为是非功能性的(例如，非折射的)。透镜元件330的此类非功能区域可以被去除和/或被透镜框架340阻挡，由此允许透镜框架340的不同结构构形。如图4所示，透镜元件330的功能区域可以如图所示小于主透镜316b的功能区域(例如，面积、宽度和/或高度比在进入侧330a上在进入点360c处和/或在离开侧330b上在离开点360d处的功能性通过位置360b小)。如图所示，透镜元件330的功能区域也可小于显示器316a(例如，面积、宽度和/或高度比在进入侧330a上在进入点360c处和/或在离开侧330b上在离开点360d处的显示器316a的光发射小)。主透镜316b的功能区域可以如图所示大于显示器316a(例如，面积、宽度、和/或高度比显示器316a的光发射区域大)。另外，主透镜316b和透镜元件330的功能区域可以允许头戴式显示单元110(例如，显示模块116)的任何眼摄像头319观察用户的眼睛(例如，光在与显示器316a发射的相反的方向上移动)。
67.仍然参见图3a至图3b，透镜元件330的外周边耦合到透镜框架340的内周边，例如
由其接合和/或粘附到其。透镜元件330的外周边和透镜框架340的内周边具有允许两者之间耦合的对应的形状，诸如是直的(例如，具有相同横截面形状轴向运动)或渐缩的(例如，朝显示模块116加宽移动)。透镜元件330的外周边可以具有大致与主透镜316b相同的尺寸(例如，具有大致相同的面积、宽度、和/或高度)，其限定透镜元件330的非功能区域。
68.参照图7至图9并且如上文提及，透镜元件330的非功能区域可以被减小，其中透镜元件330比主透镜316b小。
69.如图7所示，可移除透镜组件720是可移除透镜组件120的变型形式，并且通常包括透镜元件730和透镜框架740。透镜元件730是透镜元件330的变型形式，区别在于更小，诸如比主透镜316b小(例如，面积、宽度和/或高度更小)。透镜框架740是透镜框架340的变型形式，区别在于与透镜框架740相比进一步径向向内延伸，诸如在于具有比主透镜316b和/或透镜安装件316c小的内周边(例如，面积、宽度和/或高度更小)。
70.参见图8，可移除透镜组件820是可移除透镜组件120的变型形式，并且通常包括透镜元件830和透镜框架840。透镜元件830是透镜元件830的变型形式，区别在于具有以更紧密地贴合外光路360(例如，折射角度)通过透镜元件830的角度的角度或曲率倾斜(例如，渐缩)的边缘。例如，透镜元件830的外周边表面可以以相对于透镜元件的光轴测量的大于零的角度(诸如介于15和75度之间、诸如介于30和60度之间)来延伸。透镜元件830的进入和离开侧上外周边表面的边缘可以小于主透镜316b的周边维度(例如，面积、宽度和/或高度更小)。透镜元件830的离开侧上周边表面的边缘可以小于其进入侧上周边表面的边缘(例如，远离主透镜316b并朝向用户的眼睛移动的尺寸减小)。透镜框架840是透镜框架340的变型形式，区别在于与透镜框架340相比进一步径向向内延伸，诸如在于在透镜元件830的进入侧和离开侧一者或两者上具有比主透镜316b小的内周边。透镜框架840耦合到透镜元件830的外周边表面，并且可以遵循或者以其他方式适应透镜元件830的周边表面的形状(例如，具有匹配的斜边或轮廓)。
71.参见图9，可移除透镜组件920是可移除透镜组件120的变型形式，并且通常包括透镜元件930和透镜框架940。透镜元件930是透镜元件330的变型形式，区别在于具有耦合到透镜框架940并且包围透镜元件930的功能区域的形成前向表面的离开侧(例如，其他凹面侧)的非功能区域，该前向表面可以是平面的。透镜框架940是透镜框架340的变型形式，区别在于耦合到透镜元件930的离开侧930b的前向表面，并且从透镜安装件316c向内突出。
72.再次参见图3至图4，透镜安装件316c和可移除透镜组件120被协同配置用于可移除透镜组件120以可移除的方式耦合到透镜安装件316c以由其支撑。如图所示，透镜安装件316c和可移除透镜组件120分别包括协同耦合特征部316d、协同耦合特征部322。协同耦合特征部316d、协同耦合特征部322是磁性的并且可以被称为磁性耦合特征部。磁性耦合特征部316d、磁性耦合特征部322被布置在透镜安装件316c和可移除透镜组件120的透镜框架340的对应位置，用于透镜安装件316c将可移除透镜组件120支撑在透镜元件330与用户的眼睛正确对准的一个或多个预定位置(即，竖直地、横向地、和旋转地)中。
73.对于每一对对应的耦合特征部316d、耦合特征部322，一个可以是永磁体，而另一个是吸引子元件(例如，由铁磁材料制成的吸引子板)或适当取向的另一永磁体。例如，透镜安装件316c的磁性耦合特征部316d可以是吸引子板，而可移除透镜组件120的磁性耦合特征部322是永磁体。
74.以适当的大小、数量、和位置提供磁性耦合特征部316d、磁性耦合特征部322，以用于透镜安装件316c在使用期间充分支撑可移除透镜组件120，同时仍允许可移除透镜组件120被用户容易地移除。例如如图所示，透镜安装件316c和可移除透镜组件120可以包括六对磁性耦合特征部316d、磁性耦合特征部322，或多或少。
75.可移除透镜组件120和透镜安装件316c可被配置用于可移除透镜组件120以在仅一个预定位置被安装到透镜安装件316c。例如，透镜元件330可以具有要相对于透镜安装件316c偏心定位的光轴，由此要求可移除透镜组件120在一个预定位置耦合到透镜安装件316c。如果可移除透镜组件120相反从其旋转在另一位置中耦合到透镜安装件316c，则光轴会相对于透镜安装件316c移动，并且由此而相对于显示器316a和用户的眼睛移动，从而导致用户感知的图像质量降低。
76.磁性耦合特征部316d、磁性耦合特征部322可被配置为防止可移除透镜组件120相对于透镜安装件316c的不正确定位。例如，如图4所示，其中耦合特征部322在图4中例示在虚线中(例如，被嵌入、隐藏或以其他方式联接到框架340)，磁性耦合特征部316d、磁性耦合特征部322可以被非对称地定位和/或分布，以在另一位置(例如，旋转180
°
)阻止磁性耦合特征部316d、磁性耦合特征部322的对应对对准，并且由此阻止可移除透镜组件120联接到透镜安装件316c。相反或此外，磁性耦合特征部316d、磁性耦合特征部322的磁特征(例如，取向以及是吸引子板还是永磁体)可以阻止那些不对应于彼此的磁性耦合特征部316d在另一位置(例如，旋转的取向)磁性耦合。例如，如果可移除透镜组件120旋转了180度，则对准但不彼此对应的磁性耦合特征部316d、磁性耦合特征部322不可能彼此吸引(例如，两个吸引子板)或者可能彼此排斥(例如，相同极彼此相邻定位的永磁体)。
77.透镜安装件316c和可移除透镜组件120可以被进一步配置为机械地防止其错位。例如，透镜安装件316c和可移除透镜组件120还可分别包括机械接合特征部316e、机械接合特征部324。机械接合特征部316e、机械接合特征部324彼此机械接合以确保透镜安装件316c与可移除透镜组件120之间的正确定位和/或对准。机械接合特征部316e，机械接合特征部324还可彼此接合以进一步阻止可移除透镜组件120对透镜安装件316c的相对移动(例如，相对于光轴在竖直和从左向右的方向上，而磁性耦合特征部316d、磁性耦合特征部322阻止沿光轴的移动)。
78.机械接合特征部316e、机械接合特征部324可以例如分别是凹陷部和由该凹陷部接纳的突出部，或者反之亦然。如果可移除透镜组件120相对于透镜安装件316c布置在不同的位置中，则突出部相反会接合透镜安装件316c的另一表面，以阻止可移除透镜组件120配合到其。另选地，显示模块116(例如，透镜安装件316c)和可移除透镜组件120(例如，框架340)的相对的轴向面对(例如，配对)表面可以具有防止可移除透镜组件120相对于透镜安装件316c错位的三维轮廓。
79.不是具有仅仅一个安装位置，可移除透镜组件120和透镜安装件316c可被配置用于可移除透镜组件120以在不止一个位置被安装到透镜安装件316c。例如，框架340和透镜安装件316c、耦合特征部和/或机械对准特征部可被协同配置用于可移除透镜组件120以在两个预定位置(例如，通过二重旋转对称)或更多预定位置(例如，三个或四个)耦合到透镜安装件316c，并且在其他位置不耦合到透镜安装件316c。
80.参见图10a至图11b，可移除透镜组件120和透镜安装件316c的变型形式被配置用
于将可移除透镜组件120机械地耦合到透镜安装件316c。
81.如图10a至图10b所示，显示模块1016包括透镜安装件1016c，可移除透镜组件1020能够以间适结构(例如，形成过盈配合)而以可移除的方式耦合。可移除透镜组件1020包括透镜元件330和透镜框架1040，它们可以耦合到彼此并且以其他方式按先前所述的方式配置(参见例如图3a至图9)。透镜框架1040包括具有环形突出部1044(例如，唇缘或圆向唇缘)的筒体1042。筒体1042轴向向后延伸(例如，相对于透镜元件330)，而环形突出部1044从其径向向内突出。透镜框架1040还可限定从环形突出部1044径向向外延伸并相对于其轴向向外定位(即，远离显示器316a)的环形凹陷部1046(例如，周向通道；未标记)。环形突出部1044和环形凹陷部1046完全或基本上完全(例如，80％或更多)围绕透镜元件330的轴线周向延伸。
82.透镜安装件1016c包括具有环形突出部1016e的筒体1016d。筒体1016d轴向向前延伸，而环形突出部1016e从其径向向外突出。环形突出部1016e还限定轴向向前定位并且径向向内延伸的环形凹陷部1016f(例如，周向通道)。由此限定的环形突出部1016e和环形凹陷部1016f完全或基本上完全围绕透镜元件330的轴线周向延伸。
83.透镜框架1040的筒体1042被配置为将透镜安装件1016c的筒体1016d接纳在其中，以将可移除透镜组件1020以可移除的方式耦合到透镜安装件1016c。透镜框架1040的环形突出部1044被透镜安装件1016c的环形凹陷部1016f接纳并保持在其中，而透镜安装件1016c的环形突出部1016e被透镜框架1040的环形凹陷部1046接纳并保持在其中。
84.透镜框架1040的环形突出部1044的内周边小于透镜安装件1016c的环形突出部1016e的外周边，使得环形突出部1044、1016e的轴向表面彼此径向地重叠并且彼此轴向地接合，以防止可移除透镜组件1020无意中从显示模块1016分离。透镜框架1040的环形突出部1044(可以是筒体1042)由柔顺材料诸如橡胶或其他聚合物制成，所述柔顺材料允许环形突出部1044的内周边在透镜安装件1016c的环形突出部1016e之上伸展和拉伸。由形成环形突出部1044的柔顺材料制成或以其他方式包括形成环形突出部1044的柔顺材料的透镜框架1040也可提供可以附带地接触或以其他方式接合用户面部的柔软材料。另选地，筒体1042和/或环形突出部1044可以形成弯曲。在另外一个另选方案中，可移除透镜组件1020的筒体1042和环形突出部1044是刚性的，而显示模块1016的筒体1016d和/或环形突出部1016e是适形的或形成弯曲。
85.虽然透镜框架1040和透镜安装件1016c已被图示和描述成具有透镜安装件1016c(例如，筒体1016d和环形突出部1016e)被接纳在透镜框架1040内，但是透镜框架1040和透镜安装件1016c可以以相反的方式被布置成透镜框架1040接纳透镜安装件1016c。
86.如图11a
‑
图11b所示，显示模块1116包括透镜安装件1116c，可移除透镜组件1120以弹簧机构以可移除的方式耦合到所述透镜安装件1116c。可移除透镜组件1120包括可回缩闩锁1122(例如，闩锁构件)，其通常径向向外弹压以用于接纳到与其对应的透镜安装件1116c的接纳部1116d中。例如，可回缩闩锁1122从透镜框架1140的后轴向表面轴向地向后延伸并且包括从其(例如，钩状端部)径向地向外延伸的内端1124(例如，钩状或向外突出的端部)。当可回缩闩锁1122(例如，通过用户在突出部的暴露端上按压而)回缩时，可回缩闩锁1122能轴向地插入到与其对应的透镜安装件1116c的前向轴向表面中的接纳部1116d中或能从中移除。可回缩闩锁1122的内端被接纳在接纳部1116d的唇缘1116e后面。弹簧(示意
性地示出；未标记)在用户释放时将可回缩闩锁1122径向地向外偏置，使得可回缩闩锁1122的内端被布置在接纳部1116d的唇缘1116e后面并与其接合，以将可移除透镜组件1120保持在透镜安装件1116c上。虽然可伸缩闩锁1122已被示出并描述为可移除透镜组件1120的一部分，但可缩回闩锁可替代地设置在显示模块1116上以用于以类似方式(例如，接合透镜框架1120的外周边表面中的接纳部)可释放地接合可移除透镜组件1140。
87.参照图12a至图12b，在另外的示例中，可移除透镜组件120的变型形式可以以其他方式耦合到透镜安装件1216c。例如，可移除透镜组件1220和透镜安装件1216c可以包括对应的配合特征部1222、配合特征部1223例如，突片和止动器或突出部)，其允许以轴向运动1222a、竖直运动1222b、或旋转运动1222c中的一者或多者将可移除透镜组件1220耦合(到透镜安装件1216c。轴向运动1222a、竖直运动1222b或旋转运动1222c例如，四分之一转)导致可移除透镜1220经由配合特征部1222、配合特征部(1223接合并耦合到透镜安装件1216c。
88.另外参见图12c，可移除透镜组件1220'经由摩擦或过盈配合耦合到显示单元1216'。具体地讲，可移除透镜组件1220包括由显示单元1216'的透镜安装件1216c'接收的透镜框架1240'，以便通过摩擦(例如，在透镜框架1240'被透镜安装件1216c'径向向内压缩的情况下)保持。
89.另外参见图12d，可移除透镜组件1220'经由可回缩销1216d耦合到显示单元1216d'。例如，显示单元1216'包括透镜安装件1216c'，其接收其中可移除透镜组件1220'的透镜框架1240'和可回缩销1216d，所述可回缩销被选择性地延伸到透镜框架1240'的对应凹槽中。例如，销1216d'可被弹簧径向向内偏置，以便被透镜框架1240'接纳。
90.参见图13a
‑
图13f，在另一个示例中中，可移除透镜组件1320包括机械耦合特征部1322(例如，公部件或突出部)，其可称为透镜机械耦合特征部1322，而显示模块1310包括对应的机械耦合特征部1312(例如，母部件，凹槽或接纳部)，其可被称为显示机械耦合特征部1312。透镜耦合特征部1322和显示机械耦合特征部1312彼此机械地配合以将可移除透镜组件1320机械耦合至显示模块1310。例如，如下文进一步详细论述，透镜机械耦合特征部1322和显示机械耦合特征部1312可防止可移除透镜组件1320相对于显示模块1310在大致垂直于，大致平行于和/或围绕可移除透镜组件1320的光轴的方向上移动。
91.可移除透镜组件1320还可包括一个或多个磁性耦合特征部1324，其可称为透镜磁性耦合特征部1324，而显示模块1310包括一个或多个对应的磁性耦合特征部1314，其可被称为显示磁性耦合特征部1314。透镜磁性耦合特征部1324和显示器磁性耦合特征部1314磁性耦合到彼此，以将可移除透镜组件1320磁性耦合到显示模块1310。例如，如下文进一步详细讨论的，透镜磁性耦合特征部1324和显示器磁性耦合特征部1314可防止可移除透镜组件1320相对于显示模块1310在大致平行于可移除透镜组件1320的光轴的方向上移动。
92.可移除透镜组件1320的透镜机械耦合特征部1322可被布置在其第一侧上(例如，左，右，上，下，内或外)，而一个或多个透镜磁性耦合特征部1324可被布置在其第二侧上，所述第二侧可与第一侧(例如，右，左，下，上，外，或内，诸如分别与透镜元件330定位在其间)隔开和/或与之相反。透镜机械耦合特征部1322可由(例如，一体形成)透镜框架340形成，而一个或多个透镜磁性耦合特征部1324耦合到透镜框架340。透镜磁性耦合特征部1324可为或可包括一个或多个永久磁体和/或吸引子材料(例如，铁磁材料或部件)。
93.显示模块1310包括具有透镜机械耦合特征部1322和一个或多个透镜磁性耦合特征部1324的透镜安装件1311。如下文进一步详细论述的，透镜安装件1311的显示器机械耦合特征部1312被配置为在其中接收透镜机械耦合特征部1322。透镜安装件1314的一个或多个显示器磁性耦合特征部1311磁性耦合到透镜磁性耦合特征部1324(例如，为相反极性的永久磁体或为吸引子材料)。
94.如上所述，可移除透镜组件1320的透镜机械耦合特征部1322和显示模块1310的显示器机械耦合特征部1312被配置为彼此配合，并且具体地讲，透镜机械耦合特征部1322被显示器机械耦合特征部1312接收。当由此接收时，透镜机械耦合特征部1322接合显示器机械耦合特征部1312以防止它们之间的相对运动。例如，透镜机械耦合特征部1322接合显示器机械耦合特征部1312以防止可移除透镜组件1320和显示模块1310之间的相对剪切运动，诸如向上移动，横向移动(例如，在大致垂直于可移除透镜组件1320的光轴的方向上)和/或可移除透镜组件1320相对于显示模块1310的旋转运动(例如，大致围绕可移除透镜组件1320的光轴)。
95.为防止相对向上移动，透镜机械耦合特征部1322的面向上的表面接合显示器机械耦合特征部1312的面向下的表面。为防止相对向下移动，透镜机械耦合特征部1322的面向下的表面接合显示器机械耦合特征部1312的面向上的表面。例如，透镜机械耦合特征部1322的上端和下端接合显示器机械耦合特征部1312的相应的上端和下端(参见图13a和图13b)。作为另外一种选择，在透镜机械耦合特征部1322和显示器机械耦合特征部1312的中间高度处的朝上和朝下的表面彼此接合以防止向上和向下的相对运动。
96.为防止相对的横向向外运动(例如，远离用户的鼻部20)，透镜机械耦合特征部1322的横向向外的表面接合显示器机械耦合特征部1312的横向向内面向的表面(例如，对于左可移除透镜组件1320，分别为朝左的表面和面向右侧的表面)。为了防止相对的横向向内运动(例如，朝向用户的鼻部20)，透镜机械耦合特征部1322的横向向内面向的表面接合显示器机械耦合特征部1312的横向向外的表面(例如，对于左可移除透镜组件1320，分别为面向右侧的表面和朝左的表面)，如图13f所示。例如，如图所示，透镜机械耦合特征部1322和显示器机械耦合特征部1312具有弯曲形状，其中透镜机械耦合特征部1322的外侧和内侧(例如，凹形表面和凸形表面)接合显示器机械耦合特征部1312的相应的外侧和内侧(例如，分别为凸面和凹形表面)。
97.为防止相对旋转运动，透镜机械耦合特征部1322在其相对侧上的间隔开的位置处(例如，每侧上两个)接合在其相对侧上的显示器机械耦合特征部1312。例如，当向可移除透镜组件1320施加顺时针扭矩时，透镜机械耦合特征部1322的上内表面和下外表面以及显示器机械耦合特征部1312彼此接合以约束(例如，防止)它们之间的相对顺时针旋转。当逆时针扭矩施加到可移除透镜组件1320上时，透镜机械耦合特征部1322和显示器机械耦合特征1312的上外表面和下内表面彼此接合以约束(例如，防止)它们之间的相对逆时针旋转。
98.透镜机械耦合特征部1322和显示器机械耦合特征部1312还可被配置为防止远离显示模块1310的正常移动(例如，在光轴的大致方向上)。例如，显示器机械耦合特征部1312可包括与透镜机械耦合特征部1322的面向后的表面接合的面向前的表面(例如，底切或内束特征部)。
99.参见图13e，为了将可移除透镜组件1320耦合到显示模块1310，首先将透镜机械耦
合特征部1322插入到显示器机械耦合特征部1312中，并且旋转可移除透镜组件1320以使磁性耦合特征部1324，磁性耦合特征部1314彼此更靠近以磁性耦合，如下文进一步详细讨论。
100.如上所述，可移除透镜组件1320的透镜磁性耦合特征部1324和显示模块1310的显示器磁性耦合特征部1314磁性耦合到彼此。透镜磁性耦合特征部1324和显示器磁性耦合特征部1314被布置在对应的位置处并且具有对应的磁性特性(例如，为相反极性，或一个为铁磁材料，而另一个为永磁材料)。透镜磁性耦合特征部1324和显示器磁性耦合特征部1314彼此磁性耦合，其中在它们之间的力通常在光轴的方向上施加。透镜磁性耦合特征部1324和显示器磁性耦合特征部1314也与由显示器机械耦合特征部1312限定的枢转轴线间隔开，使得用于它们之间的磁性耦合防止围绕由显示器机械耦合特征部1312限定的枢转轴线的旋转。例如，如图所示，透镜磁性耦合特征部1324和显示器磁性耦合特征部1314分别被定位成大致与透镜机械耦合特征部1322和显示器机械耦合特征部1312相对。
101.设想了可移除透镜组件1320和显示模块1310的变型。例如，透镜机械耦合特征部1322和显示器机械耦合特征部1312可具有不同的形状(例如，为直的)，可按不同的数量(例如，两个或更多个组，诸如销和孔，在间隔开的位置处以防止如上所述的移动)提供和/或可设置在不同的位置处(例如，在其上部，下部或内侧)。此外，显示器机械耦合特征部1312可由头戴式显示单元110的不同部分提供，诸如到外壳112(例如，幕帘或围绕显示模块1310的其他结构)。另外，代替磁性耦合特征部1324，磁性耦合特征部1314，可移除透镜组件1320和显示模块1310年可代替或另外包括机械耦合特征部(诸如，如上所述的干涉结构或闩锁)。
102.应当指出的是，对于上述关于图3a
‑
图3b和图10a
‑
图13f的耦合的方式中的每一种而言，与显示模块116或其变型相反，透镜安装件可耦合到头戴式显示单元110的另一部分，诸如外壳112(例如，底座)。
103.参照图14a至图16，显示系统100和可移除透镜组件120被协同配置用于显示系统100以检测耦合到头戴式显示单元110的可移除透镜组件120。例如，头戴式显示单元110包括用于检测耦合到其的一个或多个可移除透镜组件120的一个或多个透镜检测传感器1418a。在检测可移除透镜组件120中，显示系统100可以确定是否有任何可移除透镜组件120耦合到显示模块116(例如，利用接近传感器、图像识别和/或机械开关)、可移除透镜组件120是否正确耦合(例如，利用接近传感器、图像识别、或磁体耦合到可移除透镜120的霍尔传感器)、以及/或者关于可移除透镜组件120支持其他功能性的其他信息(例如，是否是矫正型的、序列号或型号、相关联用户、和/或透镜特征，利用下文讨论的其他类型透镜检测传感器1418a)。显示系统100可以提供关于可移除透镜组件120是否耦合到显示模块116、可移除透镜组件120是否相对于显示模块116正确地定位的指示、和/或其他指示(例如，透镜配置和/或透镜兼容性，如下文所讨论)。
104.每个可移除透镜组件120还可包括与所述一个或多个透镜检测传感器1418a通信或以其他方式能被所述一个或多个透镜检测传感器1418a读取的透镜标签1428。根据可移除透镜组件120的检测，显示系统100可以执行一个或多个后续操作，所述后续操作可以包括改变显示模块116的输出、提供可移除透镜组件120的指示器、和/或提供可移除透镜组件120与用户的相容性指示器。显示系统也包括控制器1450，该控制器控制头戴式显示单元110的操作，例如，检测耦合到其的可移除透镜组件120和/或响应于此而执行后续操作。控制器1450可以完全或部分地被物理地结合到头戴式显示单元110中(如虚线所指示)，或者
可以完全或部分地与其物理地分开地来提供(例如，在外部计算设备中)。控制器1450的示例性硬件配置在下文参考图14进行论述。
105.在检测可移除透镜组件120中，显示系统100可以标识或确定关于可移除透镜组件120的信息，其可以被称为透镜信息。透镜信息可以包括可移除透镜组件120的标识符和/或技术特征。所述标识符可以是可移除透镜组件120自身的(例如，序列号或型号；被称为透镜标识符)，与透镜相关联的用户(例如，用户名或用户id；称为相关的用户标识符)，和/或其他识别信息(例如，制造商，日期；称为制造信息)。所述技术特征可以包括折射特征，诸如可移除透镜组件120的球镜、柱镜、和/或轴参数和/或光轴位置，其可以被称为透镜特征、透镜特征信息或指示信息。显示系统100所确定的透镜信息然后可以被显示系统100用于执行上文提及以及下文更详细描述的后续操作。
106.显示系统100可以以各种不同的方式以及以不同设备确定活动地耦合(例如，被耦合或当前耦合)到头戴式显示单元110的可移除透镜组件120的透镜信息。显示系统100可以从可移除透镜组件120确定透镜信息，诸如以透镜检测传感器1418a从透镜标签1428确定。在第一示例中，透镜标签1428是存储或以其他方式电气地提供透镜信息的电子设备。例如，每个可移除透镜组件120的透镜标签1428可以是电可擦可编程只读存储器设备(eeprom)、射频识别设备(rfid)、或内阻设备(例如，电阻或电阻器)。透镜检测传感器1418a是对应的电气设备或系统，其被配置为接收和/或以其他方式接收来自透镜标签1428的透镜信息，诸如通过与eeprom无线地或物理地连通，读取rfid的信号和/或测量或以其他方式确定电阻设备的电阻签名。
107.在第二示例中，透镜标签1428具有磁签名。可移除透镜组件120包括各种磁体(例如，磁性耦合特征部322)或其他磁体，其可以通过具有变化的强度和/或位置来提供磁签名，并且由可以包括感测磁体的磁场的一个或多个霍尔传感器或其他磁传感器的透镜检测传感器1418a检测。透镜检测传感器1418a所检测的磁场的组合提供透镜信息(例如，特定磁签名的透镜标识符)。霍尔传感器可以相反或者还附加地被用于确定可移除透镜组件120是否被正确地耦合
108.在第三示例中，透镜标签1428是显示或以其他方式传送透镜信息的光学标记。例如，透镜标签1428可以是可移除透镜组件120上的光学或红外线(ir)标记，诸如快速响应码(qr码)或字母数字字符。头戴式显示单元1418a的透镜检测传感器110是对应的光学读取设备，诸如相机或组合的照明器/传感器装置(例如qr代码扫描器)，其可以是也观察如先前所述的眼睛的眼睛相机319。在一个具体实例中，透镜标签1428为红外条形码。
109.显示系统100可以直接从可移除透镜组件120自身确定一个或多个进一步操作所需的透镜信息。相反或除此之外，显示系统100可以从其他来源确定附加的透镜信息以用于执行后续操作。例如，显示系统100可以从可移除透镜组件120仅接收初始透镜信息(例如，透镜标识符或相关联用户标识符)，而其他透镜信息(例如，相关联用户标识符和/或透镜特征)被显示系统100(例如，通过控制器1450的存储)与之相关联地进行存储。因此，通过从可移除透镜组件120确定初始透镜信息，显示系统100可以确定(例如，检索)其他透镜信息以支持后续操作。
110.耦合到显示模块116的可移除透镜组件120的透镜信息可以被用于控制显示系统100的各种功能，这可以包括操作显示器316a、向用户提供耦合到其的可移除透镜组件120
的指示、和/或确定可移除透镜组件120与用户的相容性。显示器316a的操作可以根据耦合到显示模块116的可移除透镜组件120的透镜信息来执行，使得显示器316a的操作在可移除透镜组件120中具有一组透镜特征的一者和可移除透镜组件120中具有另一组透镜特性的另一者之间可以是不同的(例如，不同的亮度和/或像素输出，以考虑主透镜316b和透镜元件330形成的光学系统的不同特征或者不同的透镜特征)。
111.相反或除此之外，耦合到显示模块116的可移除透镜组件120的透镜信息可以被用于为用户或潜在用户提供耦合到其的可移除透镜组件120的指示，其可以被称为透镜配置指示。透镜配置指示对于可移除透镜组件120中的不同者可以是不同的，例如，那些与不同用户相关联的可移除透镜组件120。为可移除透镜组件120之一(或一对彼此相关联的可移除透镜组件120)提供第一透镜配置指示，而为可移除透镜组件120中另一者(或另一对彼此相关联的可移除透镜组件120)提供不同的第二透镜配置指示。显示指示(例如，或输出指令)可以例如被显示系统100与透镜信息(例如，透镜标识符、相关联用户标识符、或透镜特征)相关联地进行存储，并且在确定透镜标识符时进行检索。不管用户是谁(例如，不检测或标识用户)，都可以提供配置指示。
112.透镜配置指示可以被提供成例如外部光指示器、显示指示器、或听觉指示器。外部光指示器被提供有头戴式显示单元110的外部视觉指示器1418b(例如，发光二极管)，所述外部视觉指示器能被潜在用户在佩戴头戴式显示单元110之前看到，并且可以例如通过颜色而不同(例如，红色对蓝色，用于区分第一用户和第二用户)。显示指示器由显示器316a提供，并且能被用户或潜在用户通过可移除透镜组件120查看。显示指示器可以例如是对于不同用户不同的、并且即使对于在利用可移除透镜组件120的情况下具有低敏锐度的潜在用户(例如，显示器316a对于其可能看起来是模糊的)也能辨识的颜色、符号或一组字符。听觉指示器由头戴式显示单元110的或与其相关联的音频输出设备1418c(例如，扬声器或耳机)来提供，并且可以对于潜在用户在佩戴头戴式显示单元110之前或之后是能听见的。听觉指示器可以例如是说出词语(例如，标识与可移除透镜组件120相关联的用户)或者与可移除透镜组件120相关联的不同用户的音调。
113.参照图14a和图14b，提供了方法1400用于指示透镜配置，该方法通常包括标识耦合到显示模块116的可移除透镜组件120的第一操作1410、检索配置指示器指令的第二操作1420、和根据指令提供配置指示的第三操作1430。标识可互换透镜组件的第一操作1410是通过透镜检测传感器1418a和控制器1450从耦合到头戴式显示单元110的所述一个或多个显示模块116的所述一个或多个可移除透镜组件120的透镜标签1428确定透镜信息来执行。检索配置指示指令的第二操作1420是例如通过控制器1450从存储装置检索与透镜信息相关联的指令来执行。提供配置指示的第三操作1430是例如由被控制器1450操作的显示模块116、外部视觉指示器1418b、和/或音频输出设备1418c提供。
114.参照图14a至图16，相反或除此之外，显示系统100可以使用耦合到其的可移除透镜组件120的透镜信息来确定与用户的相容性并且相应地提供相容性指示器给用户(例如，只有不相容性被确定)。除了确定耦合到头戴式显示单元110的可移除透镜组件120的透镜信息之外，显示系统100还标识当前用户，并且将用户信息与透镜信息进行比较以确定相容性。
115.显示系统100可以以各种方式标识用户，例如，以生物特征感测、接收用户凭据、
和/或被另一设备认证。为了经由生物特征来标识用户，显示系统100可以包括生物特征传感器1418d用于以生物特征来标识用户(例如面部识别、指纹识别、语音识别、虹膜识别、和/或其他生物特征参数诸如耳朵几何形状、骨传导或密度特征、前额特征、或皮肤的识别)。生物特征传感器1418d例如物理地耦合到头戴式显示单元。例如，在识别具有虹膜检测的用户的情况下，生物特征传感器1418d可为先前所述的眼睛相机319，并且其可为用于识别可移除透镜组件120的相同传感器。为了经由用户凭据来标识用户，显示系统100从显示系统100的或与显示系统100相关联的输入设备(例如，头戴式显示单元的麦克风、或与控制器1450或头戴式显示单元110通信的外部设备1460)接收用户凭据(例如，用户名和密码)。为了通过来自另一设备的认证来标识用户，外部设备1460可以(例如，经由生物特征或凭据)对用户进行认证并将此类认证传送给控制器1450。外部设备1460可以被视为显示系统100的一部分，但是可以独立于其而工作(例如，智能电话)。
116.显示系统100存储或以其他方式接收用户信息。用户信息可以包括与相关联透镜标识符(例如，与用户相关联的可移除透镜组件120中的一者或多者的序列号或型号)和/或眼睛特征信息(例如球镜、柱镜和/或轴参数；在本文中被称为眼睛特征)相关联地存储的用户标识符(例如，用户名或用户编号)。
117.显示系统100可以在初始化过程期间接收用户信息，其中用户信息与透镜信息相关联。在初始化过程期间，用户信息可以由用户输入或者从另一源(例如，外部设备1460)接收。透镜信息可以在如上所述(例如，电和/或光学地)耦合到显示模块116时从可移除透镜组件120获得，或者可以由用户输入(例如，输入可移除透镜组件120的序列号或型号)或从另一源(例如，外部设备1460)接收。
118.参见图15，为了确定相容性，显示系统100例如利用相容性确定器1500将透镜信息1510与用户信息1520进行比较。例如以下中的一者或多者：(a)将透镜标识符1512的透镜信息1510与相关联透镜标识符1522的用户信息1520进行比较，(b)将相关联用户标识符1514的透镜信息1510与用户标识符1524的用户信息1520进行比较，或(c)将透镜特征1516的透镜信息1510与眼睛特征1526的用户信息1520进行比较。显示系统100在透镜信息匹配(例如，等于)用户信息的情况下确定所述一个或多个可移除透镜组件120是相容的，或者如果不匹配则确定不相容。
119.如果确定相容，则相容性指示可以提供肯定指示(例如，可移除透镜组件120与用户相容)或者被省略(例如，继续进行正常操作)。如果确定不相容，则相容性指示为否定(例如，指示可移除透镜组件120与用户不相容)。此类否定指示可以例如包括以图形方式指示不相容性的图标、文本指令或信息、和/或听觉指令或信息。
120.参见图16，提供了方法1600用于操作显示系统100以确定和指示可移除透镜组件120与用户的相容性。所述方法包括标识耦合到所述一个或多个显示模块116的一个或多个可移除透镜组件120的第一操作1610、标识用户的第二操作1620、将透镜信息与用户信息进行比较的第三操作1630、以及指示相容性的第四操作1640。标识所述一个或多个可移除透镜组件120的第一操作1610可以由所述一个或多个透镜检测传感器1418a与控制器1450协作来执行。第一操作1610也可包括确定透镜信息。标识用户的第二操作1620可以生物识别地执行(例如，由生物特征传感器1418d与控制器1450协作地执行)、通过接收来自用户的凭据来执行、和/或通过与外部设备1460的用户认证来执行。第二操作1620也可包括确定用户
信息。确定透镜相容性的第三操作1630是通过将透镜信息与用户信息进行比较来执行，例如，以控制器1450根据相容性确定器1500来进行。指示相容性的第四操作1640例如以由控制器1450操作的头戴式显示单元110来执行。如果相容，则提供肯定指示，这可以是显示系统100的通常操作。如果不相容，则提供反映不相容性的否定指示(例如，通过由控制器1450操作的头戴式显示单元110来进行)。
121.参考图17，示出了控制器1450的示例性硬件配置。控制器1450是计算设备，所述计算设备可以通常包括处理设备1710(例如，处理器或cpu)、存储器1720(例如，易失性短期存储器，诸如随机存取存储器模块)、存储装置1730(例如，长期存储设备，诸如硬盘或固态驱动器)、控制器用以向其他部件(例如，显示模块116和各种传感器)发送信号和/或从所述其他部件接收信号的通信接口1740、和控制器1450的所述其他部件用以彼此通信的总线1750。控制器1450可以物理地连接到头戴式显示单元110，或者以其他方式与其通信。显示系统100可以包括附加控制器1450或其部件。控制器1450可以包括(例如，存储装置1730所存储的)软件编程，所述软件编程包括能被处理设备1710执行以执行本文所述的方法和操作的指令。
122.参见图18a
‑
图18c，可移除透镜组件120或其变型(例如，1020，1120，1220，1120)可由用户独立于头戴式显示单元110佩戴。例如，眼镜组件1870包括眼镜框架1880，可移除透镜组件120可耦合到所述眼镜框架(例如，可移除透镜组件120中的两个，每只眼睛一个)。也就是说，与头戴式显示单元110一起使用的一个或多个可移除透镜组件120也可用于眼镜组件1870。头戴式显示单元110、眼镜框架1880和可耦合到头戴式显示单元110和眼镜框架1880两者的一个或多个(例如，一对)可移除透镜组件120可协同地称为显示和视力矫正系统。
123.眼镜框架1880通常包括例如向前部分1882，其包括通过鼻梁1882b连接的两个透镜安装件1882a。眼镜框架1880还包括耦合到向前部分1882并从向前部分1882向后延伸的两个弓形部1884。
124.另外参考图19a
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图19b，眼镜框架1880接合用户的面部以在观察穿过其的环境时将其上的可移除透镜组件120支撑在预定位置以用于视力矫正，这可被称为视力矫正佩戴位置。与常规眼镜一样，鼻件和两个弓形部1884被配置为接合用户的面部，具体地讲鼻部20和耳朵40，以将眼镜框架1880和其上的可移除透镜组件120支撑在视力矫正佩戴位置。因此，用户的鼻部20和耳朵40用作基准，所述两者均支撑其上的眼镜组件1870并且还将可移除透镜组件120定位在用户面部上的视力矫正佩戴位置(即，相对于用户的眼睛)。虽然鼻梁1882b被示出为形成鼻件，但应当指出的是，眼镜框架1880可替代地或另外以其他方式(例如，利用鼻垫，连同可移除透镜组件120等)接合鼻部20。
125.与眼镜组件1870相比，如图20a和图20b所示，头戴式显示单元110可接合不同的面部基准以将头戴式显示单元110支撑在可被称为显示佩戴位置的预定位置。头戴式显示单元110包括头部支撑件114，所述头部支撑件将头戴式显示单元110支撑在用户的头部上，而外壳112的面部界面(未标记)接合用户的面部。具体地讲，面部界面和/或外壳112接合用户的面部特征(例如，用户的眼睛10上方的额部50和/或前额，连同用户的眼睛10下方的鼻部20和/或面颊30)，所述面部特征用作定位头戴式显示单元110的基准，从而将可移除的透镜组件120定位在显示佩戴位置的用户的面部上。
126.不同组的面部基准可用于将可移除透镜组件120定位在用户的面部上，用于眼镜组件1870和头戴式显示单元110。例如，眼镜组件1870可将用户的鼻部20和耳朵而不是前额、额部50或脸颊30用作基准，而头戴式显示单元110可将前额和/或额部50中的一者或两者以及鼻部20和/或面颊30中的一者或多者用作基准。面部基准应理解为提供主要参考点的那些面部结构，眼镜组件1870和/或头戴式显示单元110被支撑抵靠所述主要参考点和/或支撑在其上。面部基准将与眼镜组件1870和/或头戴式显示单元110附带接触和/或大致不支持接触的其它面部特征区分开。例如，头部支撑件114可接触耳朵，但由于机械特性(例如，头部支撑件114包括柔性织物)和/或由于否则可能提供的不适而不支撑头戴式显示单元110。
127.头戴式显示单元110和眼镜框架1880可被配置为将可移除透镜组件120支撑在相对于用户的面部(例如，眼睛10)和/或彼此基本上相同的佩戴位置。即，视力矫正佩戴位置可与显示佩戴位置相同。再次参见图18a
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18c，佩戴位置可根据顶点距离1892、全景倾斜角1894、缠绕角1896和/或瞳孔间透镜距离1898来限定。顶点距离1892为透镜元件330的表面与角膜的前部之间的距离。全景倾斜角1894为透镜元件330的透镜平面与水平眼睛轴线之间的垂直角度。透镜缠绕角1896为透镜平面和水平眼睛轴线之间的水平角。瞳孔间透镜距离1898为透镜元件330的中心之间的水平距离，该距离是根据瞳孔间眼睛距离(即，用户眼睛10的瞳孔之间的距离)的不同测量值，但可优选地具有相同的值。
128.另选地，考虑到不同的使用方案和用户行为，头戴式显示单元110和眼镜框架1880被配置为具有不同的佩戴位置，使得可移除透镜组件120被头戴式显示单元110和眼镜框架1880相对于用户的眼睛10保持在不同的位置和/或取向。此外，单个用户的不同眼镜框架1880可被配置为具有不同的佩戴位置，例如，取决于活动。
129.在一个示例中，眼镜组件1870的全景倾斜角1894可不同于头戴式显示单元110的角，例如，如果用于阅读或其他活动，则其更高，在此期间预期用户将看起来更向下或更低(如果用于运动或其他活动，在这些活动期间用户期望更向上)。
130.又如，眼镜组件1870的顶点距离1892可不同于头戴式显示单元110的顶点距离，例如更高(例如，防止可移除透镜组件120与用户的鼻部20接触)或更低(例如，因为眼镜框架1880被省略)。
131.眼镜框架1880和头戴式显示单元110优选地被配置为以与彼此相同的方式耦合到可移除透镜组件120，所述方式可为前述耦合配置中的任何一种(例如，通过使用可移除透镜组件120的耦合特征部中的公共耦合特征部)。因此，眼镜框架1880可包括前述各种显示模块116,1016,1116,1216,1310的透镜安装件316c,1016c,1116c,1216c,1311中的一个，同时省略此类显示模块的各种其他特征(例如，省略显示器316a和主透镜316b)。通过省略主透镜316b，用户可通过透镜元件330观察环境，该透镜元件折射光以提供视力矫正，而无需通过另一透镜的用于矫正目的的进一步折射。此类耦合特征部(例如，机械和/或磁性)可称为眼镜耦合特征部(例如，眼镜机械耦合特征部和/或眼镜磁性耦合特征部)。
132.例如，如图3a
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图3b和图18a
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图18f所示，可移除透镜组件120和眼镜框架1880(可能是头戴式显示单元110)被配置用于以上述相对于透镜安装件316c所述的方式进行耦合。可移除透镜组件120包括磁性耦合特征部322和机械接合特征部324，而眼镜框架1880包括透镜安装件316c，包括磁性耦合特征部316d和与其对应的机械接合特征部316e。
133.在一个示例中，如图10a
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图10b所示，可移除透镜组件和眼镜框架1880以及头戴式显示单元110被配置用于利用过盈配合来耦合，诸如以相对于透镜安装件1016c和可移除透镜组件1120所述的方式。可移除透镜组件1020包括具有带有环形突起1040的镜筒1042的透镜框架1040，而眼镜框架1880包括与其对应的环形突起1016e的镜筒1016d以用于在其间耦合。
134.在一个示例中，可移除透镜组件和眼镜框架1880以及头戴式显示单元110被配置用于利用可回缩机制来耦合，诸如以相对于透镜安装件1116c和可移除透镜组件1120所述的方式。可移除透镜组件包括可回缩的闩锁1122，而眼镜框架1880包括具有唇缘1116e的接纳部1116d，所述唇缘由可回缩的闩锁1122接合以用于与其耦合。另选地，眼镜框架1880可包括相反接合可移除透镜组件1120的接纳部的可回缩闩锁。
135.在其他示例中，可移除透镜组件和眼镜框架1880可利用插片/棘爪(图12a
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图12b)、摩擦(图12c)、和/或可回缩销(图12d)来耦合到彼此。
136.在一个示例中，可移除透镜组件和眼镜框架1880(可能是头戴式显示单元110)被配置用于相对于图13a
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图13f所述的耦合(例如，利用前束特征)。可移除透镜组件1320包括显示机械耦合特征部1322和显示磁性耦合特征部1324，而眼镜框架包括显示机械耦合特征部1312和与其对应的显示磁性耦合特征部1314，以用于与其耦合。
137.在图21所示的另一个示例中，可移除的双透镜组件2120包括透镜元件330中的两个(即，每只眼睛一个)和耦合到两个透镜元件330的框架2140(例如，围绕两个透镜元件330并且通过桥接件耦合)。框架2140通常包括耦合到透镜元件330(例如，围绕)的透镜支撑部分2142(例如，边缘)和将透镜支撑部分2142彼此耦合的桥接件2144。可任选地提供能够可移除地耦合到框架2140的弓形部2146，以便形成可支撑在用户的头部上的眼镜组件2170。框架2140的桥接件2144或其他部分或部件以及额部2146接合面部基准(例如，鼻部20和耳朵)以将透镜元件330放置在正确的佩戴位置。弓形部2146可以任何合适的方式耦合到透镜支撑部分2142，以有利于可移除性，诸如具有磁性耦合特征部，闩锁和/或公母接口。当耦合到透镜支撑部分2142时，弓形部2146可相对于其折叠，例如，其中透镜支撑部分2142和/或弓形部2146包括铰链。
138.如箭头所示，框架2140可允许在透镜支撑部分2142之间并且从而在透镜元件330之间的调节或其它移动。这种移动可大致横向于两个透镜元件330的光轴，这可允许将框架2140调节到具有不同瞳孔间距离的用户(例如，使用桥接件2144中的导螺杆或其他机制来固定地调节其间的间距)。又如，透镜支撑部分2142可被弹簧偏置开，从而允许在其间压缩(例如，在桥接件2144中具有弹簧机制)。在另一个实施方案中，透镜支撑部分2142可彼此可移除地耦合(例如，通过桥接件2144，诸如磁性地)。
139.可移除双透镜组件2120能够以前述方式中的一种磁性和/或机械地可移除地耦合到头戴式显示单元110(例如，图3a
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图3b所示的磁性和机械特征部、图10a
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图10b所示的间适特征部、图11a
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图11b所示的闩锁、图12a
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图12d所示的其它机械配合特征部、和/或图13a
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图13f所示的机械耦合特征部)。在又一个示例中，可移除双透镜组件2120可例如利用磁性耦合特征部经由桥接件2144耦合，磁性耦合特征部对应于头戴式显示单元110上的其他磁性耦合特征部。另选地，如图21所示，可移除双透镜组件2120可被弹簧偏置(如上所述)，以被压缩以插入头戴式显示单元110的接纳部2112中(以虚线示出)，并且随后展开以
保持在其中(例如，利用摩擦配合和/或头戴式显示单元110的凹槽中)。
140.桥接件2144和头戴式显示单元110的对应部分可例如在它们之间提供磁性和/或机械耦合，这将透镜元件330协同地放置在显示佩戴位置。
141.参见图22a
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图22c，眼镜组件2270能够耦合到头戴式显示单元2210，该头戴式显示单元可被重新配置以允许用户利用眼镜组件2270来查看环境或图形内容。眼镜组件2270通常包括具有向前部分2282和从其向后延伸的两个弓形部2284的眼镜框架2280，并且包括耦合到向前部分2282的两个矫正型透镜元件2230。
142.头戴式显示单元2210通常包括具有一个或多个显示器2216(参见例如116)的底座2212和头部支撑件2214(参见例如114)，所述头部支撑件接合用户的头部以将底座2212和一个或多个显示器2216支撑在用户头部上。头戴式显示单元2210可重新配置，使得底座2212可与一个或多个显示器2216协作地相对于头部支撑件2214移动，同时头部支撑件2214保持与用户的头部接合。例如，底座2212可枢转地耦合到头部支撑件2214，以便在降低位置和升高位置之间移动。在降低位置(如图22a所示)，底座2212覆盖用户的眼睛10并且定位用于利用布置在其间的矫正型透镜元件2230向用户显示图形内容的一个或多个显示器2216(即，使得用户通过矫正型透镜元件2230查看图形内容)。在升高位置(如图22b所示)，底座2212定位在用户的眼睛10上方并且不覆盖用户的眼睛，而矫正型透镜元件2230保持定位在用户的眼睛10的前面(即，使得用户通过矫正型透镜元件2230查看环境)。
143.眼镜框架2280可移除地耦合到头部支撑件2214。例如，如图22c所示，弓形部2284可被头部支撑件2214的接纳部2214a接收。因此，当底座2212移动(例如，向上枢转)时，眼镜组件2270保持耦合到头部支撑件2214并定位成供用户通过其矫正型透镜元件2230来查看环境。另选地，眼镜框架2280可以其他方式例如利用磁体或其他机制耦合到头部支撑件2214。在另外的示例中，眼镜框架2280可省略弓形部2284，在这种情况下，向前部分以其他方式耦合到头部支撑件2214(例如，耦合到接合用户眼睛10上方的用户的额部50的额部元件)。当从头部支撑件2214移除时，眼镜组件2270可被用户佩戴为常规的眼镜(例如，由用户的鼻部20和/或耳朵40支撑)。
144.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。
145.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。
146.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。
147.cgr的示例包括虚拟现实和混合现实。
148.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。
149.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。
150.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。
151.混合现实的示例包括增强现实和增强虚拟。
152.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。
153.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。
154.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。
155.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。
156.如上所述，本公开技术的一个方面在于采集和使用得自各种来源的数据来以头戴式显示单元适应不同用户的不同矫正型透镜。本公开预期，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。
157.本公开认识到在本发明技术中使用此类个人信息数据可用于使用户受益。例如，个人信息数据可以被用于以头戴式显示单元来适应不同用户的不同矫正型透镜。此外，本公开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。
158.本公开设想负责采集、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。
159.不管前述情况如何，本公开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。即本公开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，在以头戴式显示单元提供或适应矫正型透镜的情况中，本发明的技术可以被配置为在注册服务期间或随后的任何时间允许用户选择“加入”或“退出”参与对个人信息数据的收集。又如，用户可以在初始化过程期间选择不提供个人信息。除了提供“选择加入”和“选择退出”选项外，本公开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。
160.此外，本公开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。
161.因此，虽然本公开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，但本公开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，本发明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，配置指示和/或相容性指示可以基于非个人信息数据或绝对最低限度的个人信息，诸如与用户相关联的设备所请求的内容、对透镜提供方可用的其他非个人信息、或公开可用信息。