CN210803870U - 显示系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型题为“显示系统”。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联接到显示器。透镜检测传感器检测联接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。

Description

显示系统
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2018年9月24日提交的美国临时专利申请No. 62/735,488的权益，其公开内容据此以引用方式并入本文。
技术领域
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
头戴式显示器(HMD)是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透镜。
实用新型内容
本公开的各个实施用于解决现有技术中存在的一个或多个技术问题。
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联接到显示器。透镜检测传感器检测联接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。
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，其包括标识联接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联接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相容性的相容性指示。
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联接到透镜元件的框架。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联接到显示模块。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联接到显示模块，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联接到显示模块。
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联接特征部。可移除透镜组件包括矫正型透镜元件，联接到矫正型透镜元件的框架，以及联接到框架的机械联接特征部。机械联接特征部能够通过对应的机械联接特征部来接收以将可移除透镜组件可移除地联接到头戴式显示单元。
机械联接特征部可接合对应的机械联接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联接特征部，该磁联接特征部与机械联接特征部间隔开，并且通过该磁联接特征部，可移除透镜组件磁联接到头戴式显示单元。显示模块可包括包括对应的机械联接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联接到显示模块。
在一个具体实施中，一种显示系统包括：可移除透镜组件，所述可移除透镜组件具有矫正型透镜元件，联接到所述矫正型透镜元件的框架，以及联接到所述框架的机械联接特征部；头戴式显示单元，所述头戴式显示单元具有显示模块和对应的机械联接特征部；其中所述机械联接特征部能够通过所述对应的机械联接特征部来接收以将所述可移除透镜组件可移除地联接到所述头戴式显示单元。
在一个具体实施中，所述显示模块包括透镜安装件，所述透镜安装件包括所述对应的机械联接特征部，并且所述可移除透镜组件能够以可移除的方式联接到所述显示模块；其中所述机械联接特征部接合所述对应的机械联接特征部，以防止所述可移除透镜组件相对于所述头戴式显示单元横向于、沿着、和围绕所述矫正型透镜元件的光轴移动；以及其中所述可移除透镜组件还包括与所述机械联接特征部间隔开的磁性耦合特征部，并且通过所述磁性耦合特征部，所述可移除透镜组件能够磁性地耦合到所述头戴式显示单元。
在一个具体实施中，所述机械联接特征部接合所述对应的机械联接特征部以防止所述可移除透镜组件相对于所述头戴式显示单元横向于以及沿着所述矫正型透镜元件的光轴移动。
在一个具体实施中，所述可移除透镜组件还包括磁性耦合特征部，所述磁性耦合特征部与所述机械联接特征部间隔开，并且通过所述磁性耦合特征部，所述可移除透镜组件能够磁性地耦合到所述头戴式显示单元。
在一个具体实施中，所述显示模块包括透镜安装件，所述透镜安装件包括所述对应的机械联接特征部，并且所述可移除透镜组件能够以可移除的方式联接到所述显示模块。
在一个具体实施中，所述对应的机械联接特征部被构造用于在其中接收所述机械联接特征部，并且当所述机械联接特征部被所述对应的机械联接特征部接收时，所述机械联接特征部接合所述对应的机械联接特征部以防止它们之间的相对运动。
在一个具体实施中，所述可移除透镜组件的所述机械联接特征部接合所述透镜安装件的所述对应的机械联接特征部，以防止所述可移除透镜组件与所述显示模块之间的剪切运动。
在一个具体实施中，为了防止所述可移除透镜组件沿所述矫正型透镜元件的光轴的方向远离所述显示模块的相对运动，所述对应的机械联接特征部包括面向前的表面，所述面向前的表面接合所述机械联接特征部的面向后的表面。
在一个具体实施中，为了防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对向上和向下运动，所述机械联接特征部的上端和下端接合所述对应的机械联接特征部的相应上端和下端。
在一个具体实施中，为了防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对侧向向外运动，所述机械联接特征部的侧向面向外的表面接合所述对应的机械联接特征部的侧向面向内的表面；以及其中为了防止所述可移除透镜组件与所述显示模块之间的相对侧向向内运动，所述机械联接特征部的侧向面向内的表面接合所述对应的机械联接特征部的侧向面向外的表面，以防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对侧向向内运动。
在一个具体实施中，所述可移除透镜组件包括磁性耦合特征部，所述显示模块包括对应的磁性耦合特征部，并且所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部彼此磁性耦合以将所述可移除透镜组件耦合到所述显示模块；其中所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部防止所述可移除透镜组件相对于所述显示模块沿与所述可移除透镜组件的光轴平行的方向移动；其中所述机械联接特征部被布置在所述可移除透镜组件的第一侧上，并且所述磁性耦合特征部被布置在所述可移除透镜组件的与所述第一侧间隔开的第二侧上；以及其中所述矫正型透镜元件定位在所述机械联接特征部和所述磁性耦合特征部之间。
在一个具体实施中，为了防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对向上和向下运动，所述机械联接特征部的上端和下端接合所述对应的机械联接特征部的相应上端和下端。
在一个具体实施中，为了防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对侧向向外运动，所述机械联接特征部的侧向面向外的表面接合所述对应的机械联接特征部的侧向面向内的表面；以及其中为了防止所述可移除透镜组件与所述显示模块之间的相对侧向向内运动，所述机械联接特征部的侧向面向内的表面接合所述对应的机械联接特征部的侧向面向外的表面，以防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对侧向向内运动。
在一个具体实施中，所述可移除透镜组件包括磁性耦合特征部，所述显示模块包括对应的磁性耦合特征部，并且所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部彼此磁性耦合以将所述可移除透镜组件耦合到所述显示模块。
在一个具体实施中，所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部防止所述可移除透镜组件相对于所述显示模块沿与所述可移除透镜组件的光轴平行的方向移动。
在一个具体实施中，所述机械联接特征部被布置在所述可移除透镜组件的第一侧上，并且所述磁性耦合特征部被布置在所述可移除透镜组件的与所述第一侧间隔开的第二侧上。
在一个具体实施中，所述矫正型透镜元件被定位在所述机械联接特征部和所述磁性耦合特征部之间。
在一个具体实施中，所述对应的机械联接特征部被构造用于在其中接收所述机械联接特征部，并且所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部与由所述机械联接特征部和所述对应的机械联接特征部限定的枢转轴线间隔开，以防止所述可移除透镜组件围绕所述枢转轴线旋转。
在一个具体实施中，所述显示系统还包括第二显示模块和第二可移除透镜组件，其中所述头戴式显示单元包括所述第二显示模块，所述显示模块和所述可移除透镜组件用于与用户的第一眼睛相关联，并且所述第二显示模块和所述第二可移除透镜组件用于与所述用户的第二眼睛相关联。
根据本公开的实施，所述显示系统相对于现有技术可以具有诸多优点。
附图说明
图1是显示系统的侧视图，其中隐藏的部件以虚线示出。
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。
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。
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。
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。
图5是可移除透镜的另一实施方案的后视图。
图6是可移除透镜的另一实施方案的后视图。
图7是可移除透镜的另一实施方案的剖视图。
图8是可移除透镜的另一实施方案的剖视图。
图9是可移除透镜的另一实施方案的剖视图。
图10A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。
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。
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。
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。
图12A是用于在显示系统中使用的显示模块的侧视图。
图12B是用于在显示系统中使用的显示模块的前视图。
图12C是用于在显示系统中使用的显示模块的前视图。
图12D是用于在显示系统中使用的显示模块的前视图。
图13A是用于在显示系统中使用的显示模块的前视图。
图13B为与图13A的显示模块一起使用的可移除透镜组件的前视图。
图13C是沿图13A的线13C-13C截取的显示模块的剖视图。
图13D为图13B的沿线13D-13D截取的可移除透镜组件的剖视图。
图13E为处于部分联接状态的图13A的显示模块和图13B的可移除透镜组件的剖视图。
图13F是以联接状态示出的图13A的显示模块和图13B的可互换透镜组件的剖视图。
图14A是显示系统的示意图。
图14B是用于操作显示系统的方法的流程图。
图15是用于确定可移除透镜和用户的相容性的过程的流程图。
图16是用于确定可移除透镜和用户的相容性的方法的流程图。
图17是显示系统的控制器的示例性硬件配置的示意图。
具体实施方式
本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，被处方开具给一个用户)，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。
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。
外壳112包含或以其他方式联接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也可包括联接到其的各种适形部件，用于贴合用户的面部以被支撑在上面(未示出)。头部支撑件114联接到外壳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)联接到外壳112。
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可以联接到电路板或其他支撑件。
主透镜316b联接到显示器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。
透镜安装件316c被配置为联接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可以附加地联接到并且相对于显示器316a支撑主透镜316b，诸如通过联接到电路板或显示器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的边框或筒管结构)。
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联接到透镜元件330并且被配置为以可移除的方式联接到透镜安装件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例如联接到透镜元件 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。
透镜元件330可以是矫正透镜，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。
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。
透镜元件330相反可以是非矫正透镜，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性的透镜元件330，而另一对可移除透镜组件120可以包括供其他用户(例如，不需要矫正透镜的用户)使用的非矫正性的透镜元件330。
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联接到透镜安装件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在仅一个位置能联接以用于与显示模块116一起使用。
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进入透镜元件330的进入侧330a并且在进入点360c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。
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)。
仍然参见图3A至图3B，透镜元件330的外周边联接到透镜框架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联接的对应的形状，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。
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。
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)。
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630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630的角度的角度或曲率斜切(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 的进入侧和离开侧之一或两者上具有比主透镜316b小的内周边。透镜框架 840联接到透镜元件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)。
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，区别在于具有联接到透镜框架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，区别在于联接到透镜元件930的离开侧930b的前向表面，并且从透镜安装件 316c向内突出。
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以可移除的方式联接到透镜安装件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分别包括协同联接特征部316d、322。协同联接特征部316d、322是磁性的并且可以被称为磁联接特征部。磁联接特征部316d、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。
对于每一对对应的磁联接特征部316d、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的磁联接特征部316d可以是吸引子板，而可移除透镜组件120的磁联接特征部322是永磁体。
以适当的大小、数量、和位置提供磁联接特征部316d、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可以包括六对磁联接特征部316d、322，或多或少。
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在一个预定位置联接到透镜安装件316c。如果可移除透镜组件 120相反从其旋转在另一位置中联接到透镜安装件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。
磁联接特征部316d、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，其中磁联接特征部 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透镜框架340)，磁联接特征部316d、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°)阻止对应对的磁联接特征部316d、322的对准，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，磁联接特征部316d、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联接特征部316d在另一位置(例如，旋转后的取向)磁联接。例如，如果可移除透镜组件120被旋转了180度，则对准但不彼此对应的磁联接特征部316d、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)。
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、324。机械接合特征部316e、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，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，而磁联接特征部316d、322阻止沿光轴的移动)。
机械接合特征部316e、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。
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，透镜框架340和透镜安装件316c、联接特征部和/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)联接到透镜安装件 316c，并且在其他位置不联接到透镜安装件316c。
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机械地联接到透镜安装件316c。
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)而以可移除的方式联接到所述透镜安装件1016c。可移除透镜组件1020包括透镜元件330和透镜框架1040，它们可以联接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)的筒管1042。筒管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。
透镜安装件1016c包括具有环形突出部1016e的筒管1016d。筒管 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。
透镜框架1040的筒管1042被配置为将透镜安装件1016c的筒管 1016d接纳在其中，以将可移除透镜组件1020以可移除的方式联接到透镜安装件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。
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脱离。透镜框架1040的环形突出部1044(可以是筒管 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，筒管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的筒管 1042和环形突出部1044是刚性的，而显示模块1016的筒管1016d和/或环形突出部1016e是适形的或形成弯曲。
虽然透镜框架1040和透镜安装件1016c已被图示和描述成透镜安装件 1016c(例如，筒管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。
如图11A至图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联接到所述透镜安装件 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。
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联接到透镜安装件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1222，1223(例如，突片和棘爪或突出部)，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联接到透镜安装件1216c。轴向运动1222a、竖直运动1222b或旋转运动1222c(例如，四分之一转)导致可移除透镜组件1220经由对应的配合特征部1222，1223接合并联接到透镜安装件1216c。
另外参见图12C，可移除透镜组件1220'经由摩擦或过盈配合联接到显示单元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。
另外参见图12D，可移除透镜组件1220'经由可回缩销1216d联接到显示单元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。
参见图13A-13F，在另一个示例中中，可移除透镜组件1320包括机械联接部1322(例如，公部件或突出部)，其可称为透镜机械联接特征部 1322，而显示模块1310包括对应的机械联接特征部1312(例如，母部件，凹槽或接纳部)，其可被称为显示机械联接特征部1312。透镜联接特征部 1322和显示机械联接特征部1312彼此机械地配合以将可移除透镜组件 1320机械联接至显示模块1310。例如，如下文进一步详细论述，透镜机械联接特征部1322和显示机械联接特征部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。
可移除透镜组件1320还可包括一个或多个磁联接特征部1324，其可称为透镜磁联接特征部1324，而显示模块1310包括一个或多个对应的磁联接特征部1314，其可被称为显示磁联接特征部1314。透镜磁联接特征部 1324和显示器磁联接特征部1314磁联接到彼此，以将可移除透镜组件 1320磁联接到显示模块1310。例如，如下文进一步详细讨论的，透镜磁联接特征部1324和显示器磁联接特征部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。
可移除透镜组件1320的透镜机械联接特征部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联接特征部 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。透镜机械联接特征部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联接特征部1324联接到透镜框架340。透镜磁联接特征部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)。
显示模块1310包括具有透镜机械联接特征部1322和一个或多个透镜磁联接特征部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的显示器机械联接特征部1312被配置为在其中接收透镜机械联接特征部1322。透镜安装件1314的一个或多个显示器磁联接特征部 1311磁联接到透镜磁联接特征部1324(例如，为相反极性的永久磁体或为吸引子材料)。
如上所述，可移除透镜组件1320的透镜机械联接特征部1322和显示模块1310的显示器机械联接特征部1312被配置为彼此配合，并且具体地讲，透镜机械联接特征部1322被显示器机械联接特征部1312接收。当由此接收时，透镜机械联接特征部1322接合显示器机械联接特征部1312以防止它们之间的相对运动。例如，透镜机械联接特征部1322接合显示器机械联接特征部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)。
为防止相对向上移动，透镜机械联接特征部1322的面向上的表面接合显示器机械联接特征部1312的面向下的表面。为防止相对向下移动，透镜机械联接特征部1322的面向下的表面接合显示器机械联接特征部1312的面向上的表面。例如，透镜机械联接特征部1322的上端和下端接合显示器机械联接特征部1312的相应的上端和下端(参见图13A和13B)。作为另外一种选择，在透镜机械联接特征部1322和显示器机械联接特征部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。
为防止相对的横向向外运动(例如，远离使用者的鼻部)，透镜机械联接特征部1322的横向向外的表面接合显示器机械联接特征部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，朝向使用者的鼻部)，透镜机械联接特征部1322的横向向内面向的表面接合显示器机械联接特征部 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，透镜机械联接特征部1322和显示器机械联接特征部1312具有弯曲形状，其中透镜机械联接特征部1322的外侧和内侧(例如，凹形表面和凸形表面)接合显示器机械联接特征部1312的相应的外侧和内侧(例如，分别为凸面和凹形表面)。
为防止相对旋转运动，透镜机械联接特征部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联接特征部1312。例如，当向可移除透镜组件1320施加顺时针扭矩时，透镜机械联接特征部1322的上内表面和下外表面以及显示器机械联接特征部 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，透镜机械联接特征部1322和显示器机械联接特征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。
透镜机械联接特征部1322和显示器机械联接特征部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，显示器机械联接特征部1312可包括与透镜机械联接特征部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)。
参见图13E，为了将可移除透镜组件1320联接到显示模块1310，首先将透镜机械联接特征部1322插入到显示器机械联接特征部1312中，并且旋转可移除透镜组件1320以使磁联接特征部1324，1314彼此更靠近以磁联接，如下文进一步详细讨论。
如上所述，可移除透镜组件1320的透镜磁联接特征部1324和显示模块1310的显示器磁联接特征部1314磁联接到彼此。透镜磁联接特征部 1324和显示器磁联接特征部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)。透镜磁联接特征部1324和显示器磁联接特征结构1314彼此磁联接，其中在它们之间的力通常在光轴的方向上施加。透镜磁联接特征部1324和显示器磁联接特征部1314也与由显示器机械联接特征部1312限定的枢转轴线间隔开，使得用于它们之间的磁联接防止围绕由显示器机械联接特征部1312 限定的枢转轴线的旋转。例如，如图所示，透镜磁联接特征部1324和显示器磁联接特征部1314分别被定位成大致与透镜机械联接特征部1322和显示器机械联接特征部1312相对。
设想了可移除透镜组件1320和显示模块1310的变型。例如，透镜机械联接特征部1322和显示器机械联接特征部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，显示器机械联接特征部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，代替磁联接特征部1324，1314，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联接特征部(诸如，如上所述的干涉结构或闩锁)。
应当指出的是，对于上述关于图3A-3B和10A-13F的联接的方式中的每一种而言，与显示模块116或其变型相反，透镜安装件可联接到头戴式显示单元110的另一部分，诸如外壳112(例如，底座)。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以检测联接到头戴式显示单元110的可移除透镜组件120。例如，头戴式显示单元110包括用于检测联接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联接到显示模块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是否正确联接(例如，利用接近传感器、图像识别、或磁体联接到可移除透镜组件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，是否是矫正性的、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是否联接到显示模块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/或透镜相容性，如下文所讨论)。
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 1318a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，检测联接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。
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的(例如，用户名或用户ID；被称为相关联用户标识符)，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。
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联接 (例如，被联接或当前联接)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。
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，磁联接特征部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是否被正确地联接
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(IR)标记，诸如快速响应码(QR码)，条形码，或字母数字字符。头戴式显示单元110的透镜检测传感器1418a是对应的光学读取设备，诸如相机或组合的照明器/传感器设备(例如QR码扫描仪)，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。
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。
联接到显示模块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、向用户提供联接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的操作可以根据联接到显示模块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)。
相反或除此之外，联接到显示模块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联接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。
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。
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联接到显示模块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从联接到头戴式显示单元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。
参照图14A至图16，相反或除此之外，显示系统100可以使用联接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)。除了确定联接到头戴式显示单元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。
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例如物理地联接到头戴式显示单元。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)。
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)。
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)联接到显示模块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。
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。
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。
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。所述方法包括标识联接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)。
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1350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。
物理环境是指人们在没有电子系统帮助的情况下能够感测和/或交互的物理世界。物理环境诸如物理公园包括物理物品，诸如物理树木、物理建筑物和物理人。人们能够诸如通过视觉、触觉、听觉、味觉和嗅觉来直接感测物理环境和/或与物理环境交互。
相反，计算机生成现实(CGR)环境是指人们经由电子系统感测和/或交互的完全或部分模拟的环境。在CGR中，跟踪人的物理运动的一个子组或其表示，并且作为响应，以符合至少一个物理定律的方式调节在CGR环境中模拟的一个或多个虚拟对象的一个或多个特征。例如，CGR系统可以检测人的头部转动，并且作为响应，以与此类视图和声音在物理环境中变化的方式类似的方式调节呈现给人的图形内容和声场。在一些情况下(例如，出于可达性原因)，对CGR环境中虚拟对象的特征的调节可以响应于物理运动的表示(例如，声音命令)来进行。
人可以利用其感官中的任一者来感测CGR对象和/或与CGR对象交互，包括视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉。例如，人可以感测音频对象和/ 或与音频对象交互，所述音频对象创建3D或空间音频环境，所述3D或空间音频环境提供3D空间中点音频源的感知。又如，音频对象可以使能音频透明度，该音频透明度在有或者没有计算机生成的音频的情况下选择性地引入来自物理环境的环境声音。在某些CGR环境中，人可以感测和/或只与音频对象交互。
CGR的示例包括虚拟现实和混合现实。
虚拟现实(VR)环境是指被设计成对于一个或多个感官完全基于计算机生成的感官输入的模拟环境。VR环境包括人可以感测和/或交互的多个虚拟对象。例如，树木、建筑物和代表人的化身的计算机生成的图像是虚拟对象的示例。人可以通过在计算机生成的环境内人的存在的模拟、和/或通过在计算机生成的环境内人的物理运动的一个子组的模拟来感测和/或与 VR环境中的虚拟对象交互。
与被设计成完全基于计算机生成的感官输入的VR环境相比，混合现实(MR)环境是指被设计成除了包括计算机生成的感觉输入(例如，虚拟对象)之外还引入来自物理环境的感官输入或其表示的模拟环境。在虚拟连续体上，混合现实环境是完全物理环境作为一端和虚拟现实环境作为另一端之间的任何状况，但不包括这两端。
在一些MR环境中，计算机生成的感官输入可以对来自物理环境的感官输入的变化进行响应。另外，用于呈现MR环境的一些电子系统可以跟踪相对于物理环境的位置和/或取向，以使虚拟对象能够与真实对象(即，来自物理环境的物理物品或其表示)交互。例如，系统可以导致运动使得虚拟树木相对于物理地面看起来是静止的。
混合现实的示例包括增强现实和增强虚拟。
增强现实(AR)环境是指其中一个或多个虚拟对象叠加在物理环境或其表示之上的模拟环境。例如，用于呈现AR环境的电子系统可以具有透明或半透明显示器，人可以透过它直接查看物理环境。所述系统可以被配置为在透明或半透明显示器上呈现虚拟对象，使得人利用所述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的显示器和一个或多个成像传感器，所述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。所述系统将所述图像或视频与虚拟对象组合，并在不透明的显示器上呈现组合物。人利用所述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，在不透明的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，并且在在不透明的显示器上呈现AR环境中使用那些图像。进一步另选地，系统可以具有投影系统，所述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，使得人利用所述系统感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。
增强现实环境也是指其中物理环境的表示被计算机生成的感官信息进行转换的模拟环境。例如，在提供透传视频中，系统可以对一个或多个传感器图像进行转换以施加与成像传感器所捕获的视角不同的视角(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，使得修改后的部分可以是原始捕获图像的代表性的但不是真实的版本。作为另一示例，物理环境的表示可以通过以图形方式消除或模糊其部分而进行转换。
增强虚拟(AV)环境是指其中虚拟或计算机生成的环境结合来自物理环境的一个或多个感官输入的模拟环境。感官输入可以是物理环境的一个或多个特征的表示。例如，AV公园可以具有虚拟树木和虚拟建筑物，但人的脸部是从对物理人拍摄的图像逼真再现的。作为另一示例，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。又如，虚拟对象可以采用符合太阳在物理环境中的位置的阴影。
有许多不同类型的电子系统使人能够感测和/或与各种CGR环境交互。示例包括头戴式系统、基于投影的系统、平视显示器(HUD)、集成有显示能力的车辆挡风玻璃、集成有显示能力的窗户、被形成为被设计用于放置在人眼睛上的透镜的显示器(例如，类似于隐形眼镜)、耳机/听筒、扬声器阵列、输入系统(例如，具有或没有触觉反馈的可穿戴或手持控制器)、智能电话、平板电脑、和台式/膝上型计算机。头戴式系统可以具有一个或多个扬声器和集成的不透明显示器。另选地，头戴式系统可以被配置为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，代表图像的光通过所述媒介被引导到人的眼睛。所述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。所述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为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为将虚拟对象投影到物理环境中，例如作为全息图或在物理表面上。
如上所述，本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、或任何其他标识或个人信息。
本公开认识到在本实用新型技术中使用此类个人信息数据可用于使用户受益。例如，个人信息数据可以被用于以头戴式显示单元来适应不同用户的不同矫正透镜。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。
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。此类策略应该能被用户方便地访问，并应应当随着数据的采集和/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，在收到用户知情同意后，应进行此类采集/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，并确保其他有权访问个人信息数据的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，诸如健康保险转移和责任法案(HIPAA)；而其他国家的健康数据可能受到其他法规和政策的约束并应相应处理。因此，在每个国家应为不同的个人数据类型保持不同的隐私实践。
不管前述情况如何，本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透镜的情况中，本实用新型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。
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，通过限制数据采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，在用户上聚集数据)、和/或其他方法来促进去标识。
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，本实用新型技术的各种实施方案不会由于缺少此类个人信息数据的全部或一部分而无法正常进行。例如，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。

Claims (19)

1.一种显示系统，其特征在于，包括：
可移除透镜组件，所述可移除透镜组件具有矫正型透镜元件，联接到所述矫正型透镜元件的框架，以及联接到所述框架的机械联接特征部；
头戴式显示单元，所述头戴式显示单元具有显示模块和对应的机械联接特征部；
其中所述机械联接特征部能够通过所述对应的机械联接特征部来接收以将所述可移除透镜组件可移除地联接到所述头戴式显示单元。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述显示模块包括透镜安装件，所述透镜安装件包括所述对应的机械联接特征部，并且所述可移除透镜组件能够以可移除的方式联接到所述显示模块；
其中所述机械联接特征部接合所述对应的机械联接特征部，以防止所述可移除透镜组件相对于所述头戴式显示单元横向于、沿着、和围绕所述矫正型透镜元件的光轴移动；以及
其中所述可移除透镜组件还包括与所述机械联接特征部间隔开的磁性耦合特征部，并且通过所述磁性耦合特征部，所述可移除透镜组件能够磁性地耦合到所述头戴式显示单元。
3.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述机械联接特征部接合所述对应的机械联接特征部以防止所述可移除透镜组件相对于所述头戴式显示单元横向于以及沿着所述矫正型透镜元件的光轴移动。
4.根据权利要求3所述的显示系统，其特征在于，所述可移除透镜组件还包括磁性耦合特征部，所述磁性耦合特征部与所述机械联接特征部间隔开，并且通过所述磁性耦合特征部，所述可移除透镜组件能够磁性地耦合到所述头戴式显示单元。
5.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述显示模块包括透镜安装件，所述透镜安装件包括所述对应的机械联接特征部，并且所述可移除透镜组件能够以可移除的方式联接到所述显示模块。
6.根据权利要求5所述的显示系统，其特征在于，所述对应的机械联接特征部被构造用于在其中接收所述机械联接特征部，并且当所述机械联接特征部被所述对应的机械联接特征部接收时，所述机械联接特征部接合所述对应的机械联接特征部以防止它们之间的相对运动。
7.根据权利要求6所述的显示系统，其特征在于，所述可移除透镜组件的所述机械联接特征部接合所述透镜安装件的所述对应的机械联接特征部，以防止所述可移除透镜组件与所述显示模块之间的剪切运动。
8.根据权利要求7所述的显示系统，其特征在于，为了防止所述可移除透镜组件沿所述矫正型透镜元件的光轴的方向远离所述显示模块的相对运动，所述对应的机械联接特征部包括面向前的表面，所述面向前的表面接合所述机械联接特征部的面向后的表面。
9.根据权利要求8所述的显示系统，其特征在于，为了防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对向上和向下运动，所述机械联接特征部的上端和下端接合所述对应的机械联接特征部的相应上端和下端。
10.根据权利要求9所述的显示系统，其特征在于，为了防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对侧向向外运动，所述机械联接特征部的侧向面向外的表面接合所述对应的机械联接特征部的侧向面向内的表面；以及
其中为了防止所述可移除透镜组件与所述显示模块之间的相对侧向向内运动，所述机械联接特征部的侧向面向内的表面接合所述对应的机械联接特征部的侧向面向外的表面，以防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对侧向向内运动。
11.根据权利要求10所述的显示系统，其特征在于，所述可移除透镜组件包括磁性耦合特征部，所述显示模块包括对应的磁性耦合特征部，并且所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部彼此磁性耦合以将所述可移除透镜组件耦合到所述显示模块；
其中所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部防止所述可移除透镜组件相对于所述显示模块沿与所述可移除透镜组件的光轴平行的方向移动；
其中所述机械联接特征部被布置在所述可移除透镜组件的第一侧上，并且所述磁性耦合特征部被布置在所述可移除透镜组件的与所述第一侧间隔开的第二侧上；以及
其中所述矫正型透镜元件定位在所述机械联接特征部和所述磁性耦合特征部之间。
12.根据权利要求7所述的显示系统，其特征在于，为了防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对向上和向下运动，所述机械联接特征部的上端和下端接合所述对应的机械联接特征部的相应上端和下端。
13.根据权利要求7所述的显示系统，其特征在于，为了防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对侧向向外运动，所述机械联接特征部的侧向面向外的表面接合所述对应的机械联接特征部的侧向面向内的表面；以及
其中为了防止所述可移除透镜组件与所述显示模块之间的相对侧向向内运动，所述机械联接特征部的侧向面向内的表面接合所述对应的机械联接特征部的侧向面向外的表面，以防止所述可移除透镜组件和所述显示模块之间的相对侧向向内运动。
14.根据权利要求5所述的显示系统，其特征在于，所述可移除透镜组件包括磁性耦合特征部，所述显示模块包括对应的磁性耦合特征部，并且所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部彼此磁性耦合以将所述可移除透镜组件耦合到所述显示模块。
15.根据权利要求14所述的显示系统，其特征在于，所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部防止所述可移除透镜组件相对于所述显示模块沿与所述可移除透镜组件的光轴平行的方向移动。
16.根据权利要求15所述的显示系统，其特征在于，所述机械联接特征部被布置在所述可移除透镜组件的第一侧上，并且所述磁性耦合特征部被布置在所述可移除透镜组件的与所述第一侧间隔开的第二侧上。
17.根据权利要求16所述的显示系统，其特征在于，所述矫正型透镜元件被定位在所述机械联接特征部和所述磁性耦合特征部之间。
18.根据权利要求15所述的显示系统，其特征在于，所述对应的机械联接特征部被构造用于在其中接收所述机械联接特征部，并且所述磁性耦合特征部和所述对应的磁性耦合特征部与由所述机械联接特征部和所述对应的机械联接特征部限定的枢转轴线间隔开，以防止所述可移除透镜组件围绕所述枢转轴线旋转。
19.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其特征在于，还包括第二显示模块和第二可移除透镜组件，其中所述头戴式显示单元包括所述第二显示模块，所述显示模块和所述可移除透镜组件用于与用户的第一眼睛相关联，并且所述第二显示模块和所述第二可移除透镜组件用于与所述用户的第二眼睛相关联。
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