CN207924257U - 一种增强现实装置及穿戴式增强现实设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种增强现实装置及穿戴式增强现实设备，能够提升图像光线的光利用效率。增强现实装置包括：像源、偏振分光镜、波片组件以及曲面半反射镜，其中，所述偏振分光镜设置于所述像源发射的图像光线的方向上；所述波片组件设置于所述偏振分光镜的反射光线和/或透射光线的一侧；所述曲面半反射镜设置于所述波片组件的远离所述偏振分光镜的一侧。

Description

一种增强现实装置及穿戴式增强现实设备

技术领域

本申请涉及增强现实(AR，Augmented Reality)技术领域，具体而言，涉及一种增强现实装置及穿戴式增强现实设备。

背景技术

增强现实技术是在屏幕上将虚拟现实与现实进行呈现并互动的技术，通过将虚拟现实的图像以及实际环境的图像投射到用户眼中，使用户达到虚拟与现实融合的体验。其中，用户通过佩戴实现增强现实的装置，例如 AR眼镜，是进行融合体验的常用方式。

图1为现有实现增强现实的装置结构示意图。如图1所示，该装置包括：平面像源01、透镜02、分光镜03以及曲面半反射镜04，其中，

平面像源01设置在透镜02的上方，为了对平面像源01发出的图像光线进行汇聚，平面像源01与透镜02之间相距一定距离；

在透镜02的下方，设置有与平面像源01的法线成一定角度的分光镜 03；

在分光镜03反射光线的一侧，设置有曲面半反射镜04，在分光镜04 的另一侧，对应人眼05。

平面像源01的图像光线(图中细箭头光线)从上方向下射入透镜02，与此同时，环境光线(图中空心三角形光线)从设置在分光镜03一侧的曲面半反射镜04射入分光镜03，干扰光线(图中实心三角形光线)从分光镜 03的下方向上射入分光镜03；

图像光线经透镜02进行部分汇聚后射向分光镜03，入射光线在分光镜03发生反射和透射，其中，一部分图像光线经过分光镜03的透射后进入大气，另一部分图像光线经过分光镜03的反射后射向曲面半反射镜04，射入到曲面半反射镜04的部分图像光线再次发生反射和透射，透射的光线进入大气，反射的光线再次入射到分光镜03，在分光镜03处发生反射和透射，反射的光线进入透镜02，透射的光线进入人眼05，使得平面像源的图像被人眼05所看到；

射入分光镜03的环境光线(现实场景光线)在分光镜03处发生反射和透射，反射的光线进入透镜02，透射的光线进入人眼05；

射入分光镜03的干扰光线(噪声)在分光镜03处发生反射和透射，反射的光线进入人眼05，透射的光线进入透镜02；

进入人眼05的光线包括：图像光线、环境光线以及干扰光线，从而实现虚拟现实图像以及现实场景图像的融合。

但该实现增强现实的装置，由于图像光线先后经历分光镜的两次反射和透射，以及，曲面半反射镜的一次反射和透射，使得从平面像源发出的图像光线损耗较大，入射到人眼的图像光线只有从平面像源发出的图像光线的1/8，图像光线的光利用效率较低，导致到达人眼的图像光线强度不足，使得进入人眼的干扰光线严重降低了增强现实图像的对比度，从而降低用户的增强现实体验。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供增强现实装置及穿戴式增强现实设备，能够提升图像光线的光利用效率。

第一方面，本实用新型提供了增强现实装置，包括：

像源、偏振分光镜、波片组件以及曲面半反射镜，其中，

所述偏振分光镜设置于所述像源发射的图像光线的方向上；

所述波片组件设置于所述偏振分光镜的反射光线和/或透射光线的一侧；

所述曲面半反射镜设置于所述波片组件的远离所述偏振分光镜的一侧；

所述像源和所述偏振分光镜之间还设有调光装置。

另外，所述调光装置可为透镜或保护膜。

所述透镜可以紧密贴合于像源表面或分离设置；所述保护膜贴合于所述像源表面。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，

所述曲面半反射镜中心、1/4波片中心、偏振分光镜中心以及人眼中心位于同一直线上，平面像源中心发射的图像光线入射到偏振分光镜中心；或

所述曲面半反射镜中心、1/4波片中心、偏振分光镜中心以及平面像源中心位于同一直线上，从偏振分光镜中心射出的光线入射到人眼中心。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述偏振分光镜的反射平面与曲面半反射镜的光轴的夹角设置为40-50°。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述偏振分光镜的反射平面和所述曲面半反射镜的光轴之间的夹角为α；所述像源的法线和所述偏振分光镜的反射平面之间的夹角为β；α的取值范围为β-10°至β+10°之间，且90°≥α≥0°。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，β为0°～90°。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，β为40°～50°。

结合第一方面的第四种可能的实施方式或第五种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，当第一方向的偏振光和第二方向的偏振光在满足相互垂直的前提下绕光线传播的方向 0°～360°旋转时，所述偏振分光膜和所述波片组件也要改变相应的角度。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述波片组件为1/4波片。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第五种可能的实施方式中的任一可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述偏振分光镜包括：平板偏振分光镜以及立方偏振分光镜。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述平板偏振分光镜包括：分光镜基片以及偏振分光膜，其中，

偏振分光膜粘贴在分光镜基片上，位于临近所述像源的一侧。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第十种可能的实施方式，其中，所述平板偏振分光镜包括：分光镜基片以及偏振分光膜，其中，

偏振分光膜粘贴在分光镜基片上，所述分光镜基片位于临近所述像源的一侧。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第五种可能的实施方式中的任一可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第十一种可能的实施方式，所述曲面半反射镜的光轴与水平轴夹角为0°-20°，所述曲面半反射镜的曲率半径为20mm-150mm。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第五种可能的实施方式中的任一可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第十二种可能的实施方式，其中，所述曲面半反射镜包括：半透半反膜、反射镜基片以及增透膜，其中，

反射镜基片为环形基片，半透半反膜粘贴在环形基片的内侧，增透膜粘贴在环形基片的外侧；或

半透半反膜粘贴在环形基片的外侧，增透膜粘贴在环形基片的内侧。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第五种可能的实施方式中的任一可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第十三种可能的实施方式，其中，所述曲面半反射镜包括：半透半反膜以及基片，其中，

基片为环形基片，半透半反膜粘贴在环形基片的外侧。

第二方面，本发明提供了一种穿戴式增强现实设备，包括卡箍件和上述的增强现实装置。

本申请实施例提供的增强现实装置及穿戴式增强现实设备，增强现实装置包括：像源、偏振分光镜、波片组件以及曲面半反射镜，其中，所述偏振分光镜设置于所述像源发射的图像光线的方向上；所述波片组件设置于所述偏振分光镜的反射光线和/或透射光线的一侧；所述曲面半反射镜设置于所述波片组件的远离所述偏振分光镜的一侧。这样，通过采用偏振分光镜以及波片组件的偏振光路，可以有效降低从平面像源发出的图像光线至人眼之间的光路损耗，能够提升图像光线的光利用效率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为现有实现增强现实的装置结构示意图；

图2为本申请实施例涉及的一种增强现实装置结构示意图；

图3为本申请实施例涉及的一种增强现实装置另一结构示意图；

图4为本申请实施例涉及的一种增强现实装置再一结构示意图；

图5为本申请实施例涉及的平板偏振分光镜结构示意图；

图6为本申请实施例涉及的曲面半反射镜结构示意图；

图7为本申请实施例涉及的实现增强现实的方法流程示意图；

图8为本申请实施例涉及的实现增强现实的方法另一流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图2为本申请实施例涉及的一种增强现实装置结构示意图。如图2所示，该装置包括：像源21、偏振分光镜22、波片组件23以及曲面半反射镜24，其中，

偏振分光镜22设置于像源21发射的图像光线的方向上；

波片组件23设置于偏振分光镜22的反射光线和/或透射光线的一侧；

曲面半反射镜24设置于波片组件23的远离偏振分光镜22的一侧；

像源21和偏振分光镜22之间还设有调光装置。

本实施例中，细箭头光线为图像光线在装置中的光路，空心三角形光线为环境光线在装置中的光路，实心三角形光线为干扰光线在装置中的光路。

本实施例中，作为一可选实施例，波片组件23为1/4波片。

本实施例中，作为一可选实施例，调光装置可为透镜或保护膜。其中，透镜可以紧密贴合于像源21表面或分离设置，保护膜贴合于像源21表面。

本实施例中，作为一可选实施例，在偏振分光镜22反射光线的一侧设置波片组件23，环境光线从曲面半反射镜24射入，外界的干扰光线入射到偏振分光镜22中，图3为本申请实施例涉及的一种增强现实装置另一结构示意图。如图3所示，像源31发射的图像光线射入到偏振分光镜32；

偏振分光镜32对入射的图像光线进行偏振分光，得到透射出偏振分光镜32的图像第一P偏振光线和从偏振分光镜32反射的图像第一S偏振光线，图像第一P偏振光线射入外界，图像第一S偏振光线射入到波片组件 33；

波片组件33将射入的图像第一S偏振光转变为图像第一圆偏振光线，入射到曲面半反射镜34；

曲面半反射镜34对入射的图像第一圆偏振光线进行反射和透射，从而对图像第一圆偏振光线进行分光，反射的图像第一圆偏振光线入射到波片组件33，透射的图像第一圆偏振光线射入外界；

波片组件33将曲面半反射镜34射入的图像第一圆偏振光线转变为图像第二P偏振光线，再次入射到偏振分光镜32，图像第二P偏振光线的偏振方向为P方向，将透射出偏振分光镜32；

从外界入射到曲面半反射镜34的环境光线在曲面半反射镜34上发生反射和透射，反射的环境光线再反射回外界，透射的环境光线入射到波片组件33；

波片组件33将曲面半反射镜34射入的透射的环境光线转变为环境P 偏振光线和环境S偏振光线，入射到偏振分光镜32；

偏振分光镜32对入射的干扰光线进行偏振分光，得到透射出偏振分光镜32的干扰P偏振光线和从偏振分光镜32反射的干扰S偏振光线；

偏振分光镜32对入射的图像第二P偏振光线进行透射；

图像第二P偏振光线、环境P偏振光线以及干扰S偏振光线射入人眼 35，形成增强现实图像，使用户能够看到真实的外界环境，通过虚拟图像与真实环境的叠加显示达到增强现实图像的效果。

本实施例中，图像光线第一次入射到偏振分光镜后，图像光线损耗1/2，入射到曲面半反射镜后，再损耗1/2，在再次入射到偏振分光镜后，没有损耗，因而，射入人眼的图像光线为像源发射的图像光线的1/4。环境光线入射到曲面半反射镜后，损耗1/2，入射到偏振分光镜后，再损耗1/2，因而，射入人眼的环境光线为入射到曲面半反射镜的环境光线的1/4。干扰光线入射到偏振分光镜后，损耗1/2，因而，射入人眼的干扰光线为入射到偏振分光镜的干扰光线的1/2。

本实施例中，作为另一可选实施例，在偏振分光镜透射光线的一侧设置波片组件，干扰光线从曲面半反射镜射入，环境光线从偏振分光镜射入，图4为本申请实施例涉及的一种增强现实装置再一结构示意图。如图4所示，像源41发射的图像光线射入到偏振分光镜42；

偏振分光镜42对入射的图像光线进行偏振分光，得到透射出偏振分光镜的图像第一P偏振光线和从偏振分光镜反射的图像第一S偏振光线，图像第一S偏振光线射入外界，图像第一P偏振光线射入到波片组件43；

波片组件43将射入的图像第一P偏振光转变为图像第一圆偏振光线，入射到曲面半反射镜44；

曲面半反射镜44对入射的图像第一圆偏振光线进行反射和透射，从而对图像第一圆偏振光线进行分光，反射的图像第一圆偏振光线入射到波片组件43，透射的图像第一圆偏振光线射入外界；

波片组件43将曲面半反射镜44射入的图像第一圆偏振光线转变为图像第二S偏振光线，再次入射到偏振分光镜42，图像第二S偏振光线的偏振方向为S方向，在偏振分光镜42发生反射；

从外界入射到曲面半反射镜44的干扰光线在曲面半反射镜44上发生反射和透射，反射的干扰光线再反射回外界，透射的干扰光线入射到波片组件43；

波片组件43将曲面半反射镜44射入的透射的干扰光线转变为干扰P 偏振光线和环境S偏振光线，入射到偏振分光镜42；

偏振分光镜42对入射的环境光线进行偏振分光，得到透射出偏振分光镜42的环境P偏振光线和从偏振分光镜42反射的环境S偏振光线；

在偏振分光镜42发生反射的图像第二S偏振光线、在偏振分光镜42 发生反射的干扰S偏振光线以及环境P偏振光线射入人眼45，形成增强现实图像，使用户能够看到真实的外界环境，通过虚拟图像与真实环境的叠加显示达到增强现实图像的效果。

本实施例中，图像光线第一次入射到偏振分光镜后，图像光线损耗1/2，入射到曲面半反射镜后，再损耗1/2，在再次入射到偏振分光镜后，没有损耗，因而，射入人眼的图像光线为像源发射的图像光线的1/4。干扰光线入射到曲面半反射镜后，损耗1/2，入射到偏振分光镜后，再损耗1/2，因而，射入人眼的干扰光线为入射到曲面半反射镜的干扰光线的1/4，从而有效降低干扰光线的强度，使图像光线对比度提高，更清晰。环境光线入射到偏振分光镜后，损耗1/2，因而，射入人眼的环境光线为入射到偏振分光镜的环境光线的1/2。

本实施例中，无论是在偏振分光镜透射光线的一侧还是在偏振分光镜反射光线的一侧设置波片组件，入射到人眼的图像光线为从像源发出的图像光线的1/4，这样，通过采用偏振分光镜以及波片组件的偏振光路，有效降低了从像源发出的图像光线的损耗，提升了图像光线的光利用效率，增强了入射到人眼的图像光线强度及亮度，从而提升人眼中增强现实图像的对比度，改善用户的增强现实体验；进一步地，由于有效降低了从像源发出的图像光线的损耗，可以节省功耗，有效降低装置的发热量。

本实施例中，较佳地，设置与人眼同一高度区域或近似高度区域传入环境光线，作为一可选实施例，若波片组件设置在偏振分光镜反射光线的一侧，设置环境光线按照曲面半反射镜至波片组件的方向射入曲面半反射镜，干扰光线按照偏振分光镜至像源的方向射入偏振分光镜；作为另一可选实施例，若波片组件设置在偏振分光镜透射光线的一侧，设置环境光线按照偏振分光镜至观测区域的方向射入偏振分光镜，干扰光线按照曲面半反射镜至波片组件的方向射入曲面半反射镜。

本实施例中，若波片组件设置在偏振分光镜反射光线的一侧，作为一可选实施例，曲面半反射镜中心、波片组件中心、偏振分光镜中心以及人眼中心位于同一直线上，像源中心发射的图像光线入射到偏振分光镜中心。作为另一可选实施例，曲面半反射镜中心、波片组件中心、偏振分光镜中心以及人眼中心位于同一水平线上，像源中心发射的图像光线垂直入射到偏振分光镜中心，这样，可以使得装置结构紧凑。

若波片组件设置在偏振分光镜透射光线的一侧，曲面半反射镜中心、波片组件中心、偏振分光镜中心以及像源中心位于同一直线上，从偏振分光镜中心射出的光线入射到人眼中心，作为另一可选实施例，曲面半反射镜中心、波片组件中心、偏振分光镜中心以及像源中心位于同一垂直线上，偏振分光镜中心射出的光线水平入射到人眼中心。

本实施例中，像源用于显示需要投射到人眼中的图像，输出图像光线。作为一可选实施例，像源包括但不限于：有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)像源、硅基液晶(LCOS，Liquid Crystal on Silicon) 像源、液晶(LCD，Liquid CrystalDisplay)像源、微机电系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System)像源、数字微镜器件(DMD，Digital Micromirror Device)像源等。其中，OLED像源和LCD像源为内置集成光源的像源；LCOS像源、MEMS像源和DMD像源为需要增加辅助光源的像源。

本实施例中，作为一可选实施例，像源的像源平面与水平面的夹角为 0°-90°，像源中心距离人眼为5mm-100mm。

本实施例中，偏振分光镜的反射平面与曲面半反射镜的光轴的夹角为α，像源的法线(透镜光轴)与偏振分光镜的反射平面的夹角为β，α取值范围为β-10°至β+10°之间，且90°≥α≥0°。像源平面法线与曲面半反射镜的光轴夹角为(180-α-β)。

本实施例中，作为一可选实施例，β为0°～90°。作为另一可选实施例，β为40°～50°。

本实施例中，为了使得进入人眼的图像光线的视场最大，使图像光线呈现最大尺寸的画面，提升用户增强现实体验，作为一可选实施例，偏振分光镜的反射平面与曲面半反射镜的光轴的夹角设置为40-50°，这样，能够保障图像光线的可视范围最大。

本实施例中，为了保障人眼观看增强现实图像的舒适度，偏振分光镜与人眼的距离设置为5mm-100mm，其中，偏振分光镜与人眼的距离是指人眼距离偏振分光镜的最短距离。作为一可选实施例，设置偏振分光镜与人眼的距离为10mm-40mm，能够使得偏振分光镜尺寸和人眼舒适度等参数取得优化平衡，使人眼舒适度最优。

本实施例中，作为一可选实施例，偏振分光镜包括但不限于：平板偏振分光镜以及立方偏振分光镜。

图5为本申请实施例涉及的平板偏振分光镜结构示意图。如图5所示，以平板偏振分光镜为例，本实施例中，作为一可选实施例，平板偏振分光镜包括：偏振分光膜51以及分光镜基片52，其中，偏振分光膜51粘贴在分光镜基片52上，像源发射的图像光线入射到偏振分光膜51。偏振分光膜 51通过偏振态为P方向的偏振光线，反射偏振态为S方向的光线。

本实施例中，偏振分光膜51位于临近像源的一侧。作为另一可选实施例，平板偏振分光镜包括：分光镜基片以及偏振分光膜，其中，偏振分光膜粘贴在分光镜基片上，像源发射的图像光线入射到分光镜基片。

本实施例中，分光镜基片52位于临近像源的一侧。立方偏振分光镜的结构与平板偏振分光镜的结构相同，在此略去详述。

本实施例中，作为一可选实施例，波片组件距离人眼为15mm-200mm。

本实施例中，波片组件可以直接以平面形式使用，也可以弯曲后放置或粘连到平面偏振分光镜与曲面半反射镜之间，还可以将波片组件贴附在曲面半反射镜上。

本实施例中，曲面半反射镜距离人眼为15mm-200mm，作为一可选实施例，曲面半反射镜与人眼相距20mm-150mm，这样，可以使得曲面半反射镜尺寸和图像光线视场达到平衡。

本实施例中，曲面半反射镜的光轴与水平轴夹角为0°-90°，作为一可选实施例，曲面半反射镜的光轴与水平轴夹角为0°-20°，在该角度范围内，图像光线视场角与人眼正常视角能够重叠，使得增强现实的体验最优。

本实施例中，曲面半反射镜的光学表面可以设置为球面、柱面或非球面，曲率半径为5mm-500mm。作为一可选实施例，设置曲面半反射镜的曲率半径为20mm-150mm，在该曲率半径下，曲面半反射镜对图像光线的反射与像差取得平衡，使光学系统体积更小，更清晰。

图6为本申请实施例涉及的曲面半反射镜结构示意图。如图6所示，本实施例中，作为一可选实施例，曲面半反射镜包括：半透半反膜61、反射镜基片62以及增透膜63，其中，

反射镜基片62为环形基片，半透半反膜61粘贴在环形基片的内侧，增透膜63粘贴在环形基片的外侧；或

半透半反膜粘贴在环形基片的外侧，增透膜粘贴在环形基片的内侧。

本实施例中，作为一可选实施例，反射镜基片厚度为0.1mm-8mm，增透膜和半透半反膜的透过光谱包含450nm-640nm的波段。在该光谱范围内，可见光在半反半透膜的透过率为1-99％，其中最优为30-70％，在该透过率下，图像光线与环境光线的强度可以取得较好的平衡。

本实施例中，作为另一可选实施例，曲面半反射镜包括：半透半反膜以及基片，其中，

基片为环形基片，半透半反膜粘贴在环形基片的外侧。

本实施例中，作为再一可选实施例，曲面半反射镜包括：半透半反膜以及增透膜，其中，

半透半反膜贴附于增透膜上，从波片组件入射的图像光线入射到半透半反膜上。

本实施例中，P偏振光和S偏振光可以在满足相互垂直的前提下，绕图像光线的光轴进行0～360°旋转，此时，偏振分光镜和波片组件相应绕图像光线的光轴进行对应角度的旋转。

本申请实施例还提供了一种穿戴式增强现实设备，包括卡箍件和上述实施例所记载的增强现实装置。

该穿戴式增强现实设备可以是但不限于增强现实眼镜、增强现实头盔或增强现实面罩。当穿戴式增强现实设备为增强现实眼镜时，卡箍件为镜框，增强现实装置安装在镜框上，相当于两个镜片的位置。当穿戴式增强现实设备为增强现实头盔时，卡箍件可以是头盔壳体，增强现实装置安装于头盔壳体前侧的面窗部。

图7为本申请实施例涉及的实现增强现实的方法流程示意图。如图7 所示，该流程包括：

步骤701，对像源发射出的图像光线进行偏振分光，得到反射的图像第一S偏振光线；

本实施例中，作为一可选实施例，利用增强现实装置实现增强现实，该增强现实装置包括：像源、偏振分光镜、波片组件、以及曲面半反射镜。

在偏振分光镜反射光线的一侧设置波片组件，像源发射的图像光线射入到偏振分光镜，偏振分光镜对入射的图像光线进行偏振分光，得到透射出偏振分光镜的图像第一P偏振光线和从偏振分光镜反射的图像第一S偏振光线，图像第一P偏振光线射入外界，图像第一S偏振光线射入到波片组件。

步骤702，将图像第一S偏振光转变为图像第一圆偏振光线，对第一圆偏振光线进行反射和透射，得到反射的图像第一圆偏振光线；

本实施例中，作为一可选实施例，波片组件将射入的图像第一S偏振光转变为图像第一圆偏振光线，入射到曲面半反射镜，曲面半反射镜对入射的图像第一圆偏振光线进行反射和透射，反射的图像第一圆偏振光线入射到波片组件，透射的图像第一圆偏振光线射入外界。

步骤703，外界的环境光线在第一圆偏振光线进行反射和透射的位置处发生反射和透射，得到透射的环境光线；

本实施例中，作为一可选实施例，从外界入射到曲面半反射镜的环境光线在曲面半反射镜上发生反射和透射，反射的环境光线再反射回外界，透射的环境光线入射到波片组件。

步骤704，在将图像第一S偏振光转变为图像第一圆偏振光线的位置处，将反射的图像第一圆偏振光线转变为图像第二P偏振光线，以及，将透射的环境光线转变为环境P偏振光线和环境S偏振光线；

本实施例中，作为一可选实施例，波片组件将曲面半反射镜射入的图像第一圆偏振光线转变为图像第二P偏振光线，再次入射到偏振分光镜并透射出偏振分光镜，以及，将曲面半反射镜射入的透射的环境光线转变为环境P偏振光线和环境S偏振光线，入射到偏振分光镜。

步骤705，在对像源发射出的图像光线进行偏振分光的位置处，透射环境P偏振光线以及图像第二P偏振光线，对入射的干扰光线进行偏振分光，得到反射的干扰S偏振光线；

本实施例中，作为一可选实施例，偏振分光镜对入射的干扰光线进行偏振分光，得到透射出偏振分光镜的干扰P偏振光线和从偏振分光镜反射的干扰S偏振光线，对入射的图像第二P偏振光线进行透射，对环境P偏振光线和环境S偏振光线进行偏振分光，透射环境P偏振光线，反射环境S 偏振光线，反射的环境S偏振光线进入外界。

步骤706，设置透射的图像第二P偏振光线、透射的环境P偏振光线以及反射的干扰S偏振光线射入人眼，形成增强现实图像。

本实施例中，作为一可选实施例，曲面半反射镜中心、波片组件中心、偏振分光镜中心以及人眼中心位于同一直线上，像源中心发射的图像光线入射到偏振分光镜中心。

本实施例中，作为一可选实施例，偏振分光镜的反射平面与曲面半反射镜的光轴的夹角设置为40-50°。

本实施例中，作为一可选实施例，偏振分光镜与人眼的距离为 10mm-40mm。

本实施例中，作为一可选实施例，偏振分光镜包括：平板偏振分光镜以及立方偏振分光镜。

本实施例中，作为一可选实施例，平板偏振分光镜包括：分光镜基片以及偏振分光膜，其中，偏振分光膜粘贴在分光镜基片上，像源发射的图像光线入射到偏振分光膜。

本实施例中，作为另一可选实施例，平板偏振分光镜包括：分光镜基片以及偏振分光膜，其中，偏振分光膜粘贴在分光镜基片上，像源发射的图像光线入射到分光镜基片。

本实施例中，作为一可选实施例，波片组件距离人眼为15mm-200mm。

本实施例中，作为一可选实施例，曲面半反射镜与人眼相距 20mm-150mm，所述曲面半反射镜的光轴与水平轴夹角为0°-20°，所述曲面半反射镜的曲率半径为20mm-150mm。

本实施例中，作为另一可选实施例，曲面半反射镜包括：半透半反膜、反射镜基片以及增透膜，其中，

反射镜基片为环形基片，半透半反膜粘贴在环形基片的内侧，增透膜粘贴在环形基片的外侧；或

半透半反膜粘贴在环形基片的外侧，增透膜粘贴在环形基片的内侧。

本实施例中，作为再一可选实施例，曲面半反射镜包括：半透半反膜以及基片，其中，

基片为环形基片，半透半反膜粘贴在环形基片的外侧。

本实施例中，图像光线第一次入射到偏振分光镜后，图像光线损耗1/2，入射到曲面半反射镜后，再损耗1/2，在再次入射到偏振分光镜后，没有损耗，因而，射入人眼的图像光线为像源发射的图像光线的1/4。环境光线入射到曲面半反射镜后，损耗1/2，入射到偏振分光镜后，再损耗1/2，因而，射入人眼的环境光线为入射到曲面半反射镜的环境光线的1/4。干扰光线入射到偏振分光镜后，损耗1/2，因而，射入人眼的干扰光线为入射到偏振分光镜的干扰光线的1/2。

图8为本申请实施例涉及的实现增强现实的方法另一流程示意图。如图8所示，该流程包括：

步骤801，对像源发射出的图像光线进行偏振分光，得到透射的图像第一P偏振光线；

本实施例中，作为一可选实施例，利用增强现实装置实现增强现实，该增强现实装置包括：像源、偏振分光镜、波片组件、以及曲面半反射镜。

在偏振分光镜透射光线的一侧设置波片组件，像源发射的图像光线射入到偏振分光镜，偏振分光镜对入射的图像光线进行偏振分光，得到透射出偏振分光镜的图像第一P偏振光线和从偏振分光镜反射的图像第一S偏振光线，图像第一S偏振光线射入外界，图像第一P偏振光线射入到波片组件。

步骤802，将图像第一P偏振光转变为图像第一圆偏振光线，对第一圆偏振光线进行反射和透射，得到反射的图像第一圆偏振光线；

本实施例中，作为一可选实施例，波片组件将射入的图像第一P偏振光转变为图像第一圆偏振光线，入射到曲面半反射镜，曲面半反射镜对入射的图像第一圆偏振光线进行反射和透射，反射的图像第一圆偏振光线入射到波片组件，透射的图像第一圆偏振光线射入外界。

步骤803，外界的干扰光线在第一圆偏振光线进行反射和透射的位置处发生反射和透射，得到透射的干扰光线；

本实施例中，作为一可选实施例，从外界入射到曲面半反射镜的干扰光线在曲面半反射镜上发生反射和透射，反射的干扰光线再反射回外界，透射的干扰光线入射到波片组件。

步骤804，在将图像第一P偏振光转变为图像第一圆偏振光线的位置处，将反射的图像第一圆偏振光线转变为图像第二S偏振光线，以及，将透射的干扰光线转变为干扰P偏振光线和干扰S偏振光线；

本实施例中，作为一可选实施例，波片组件将曲面半反射镜射入的图像第一圆偏振光线转变为图像第二S偏振光线，再次入射到偏振分光镜，波片组件将曲面半反射镜射入的透射的干扰光线转变为干扰P偏振光线和干扰S偏振光线，入射到偏振分光镜。

步骤805，在对像源发射出的图像光线进行偏振分光的位置处，反射干扰S偏振光线以及图像第二S偏振光线，对入射的环境光线进行偏振分光，得到透射的环境P偏振光线；

本实施例中，作为一可选实施例，再次入射到偏振分光镜的图像第二S 偏振光线，在偏振分光镜发生反射，以及，入射到偏振分光镜的干扰S偏振光线，在偏振分光镜发生反射，偏振分光镜对入射的环境光线进行偏振分光，得到透射出偏振分光镜的环境P偏振光线和从偏振分光镜反射的环境S偏振光线。

步骤806，设置反射的图像第二S偏振光线、反射的干扰S偏振光线以及透射的环境P偏振光线射入人眼，形成增强现实图像。

本实施例中，作为一可选实施例，曲面半反射镜中心、波片组件中心、偏振分光镜中心以及像源中心位于同一直线上，从偏振分光镜中心射出的光线入射到人眼中心。

本实施例中，图像光线第一次入射到偏振分光镜后，图像光线损耗1/2，入射到曲面半反射镜后，再损耗1/2，在再次入射到偏振分光镜后，没有损耗，因而，射入人眼的图像光线为像源发射的图像光线的1/4。干扰光线入射到曲面半反射镜后，损耗1/2，入射到偏振分光镜后，再损耗1/2，因而，射入人眼的干扰光线为入射到曲面半反射镜的干扰光线的1/4，从而有效降低干扰光线的强度，使图像光线对比度提高，更清晰。环境光线入射到偏振分光镜后，损耗1/2，因而，射入人眼的环境光线为入射到偏振分光镜的环境光线的1/2。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种增强现实装置，其特征在于，包括：像源、偏振分光镜、波片组件以及曲面半反射镜，其中，

所述偏振分光镜设置于所述像源发射的图像光线的方向上；

所述波片组件设置于所述偏振分光镜的反射光线和/或透射光线的一侧；

所述曲面半反射镜设置于所述波片组件的远离所述偏振分光镜的一侧；

所述像源和所述偏振分光镜之间还设有调光装置。

2.如权利要求1所述的增强现实装置，其特征在于，所述曲面半反射镜中心、1/4波片中心、偏振分光镜中心以及人眼中心位于同一直线上，平面像源中心发射的图像光线入射到偏振分光镜中心；或

所述曲面半反射镜中心、1/4波片中心、偏振分光镜中心以及平面像源中心位于同一直线上，从偏振分光镜中心射出的光线入射到人眼中心。

3.如权利要求1所述的增强现实装置，其特征在于，所述偏振分光镜的反射平面与曲面半反射镜的光轴的夹角设置为40-50°。

4.如权利要求1所述的增强现实装置，其特征在于，所述偏振分光镜的反射平面和所述曲面半反射镜的光轴之间的夹角为α；所述像源的法线和所述偏振分光镜的反射平面之间的夹角为β；α的取值范围为β-10°至β+10°之间，且90°≥α≥0°。

5.如权利要求4所述的增强现实装置，其特征在于，β为0°～90°。

6.如权利要求4所述的增强现实装置，其特征在于，β为40°～50°。

7.如权利要求5或6所述的增强现实装置，其特征在于，当第一方向的偏振光和第二方向的偏振光在满足相互垂直的前提下绕光线传播的方向0°～360°旋转时，所述偏振分光膜和所述波片组件也要改变相应的角度。

8.如权利要求7所述的增强现实装置，其特征在于，所述波片组件为1/4波片。

9.如权利要求1或6所述的增强现实装置，其特征在于，所述偏振分光镜包括：平板偏振分光镜以及立方偏振分光镜。

10.如权利要求9所述的增强现实装置，其特征在于，所述平板偏振分光镜包括：分光镜基片以及偏振分光膜，其中，

偏振分光膜粘贴在分光镜基片上，位于临近所述像源的一侧。

11.如权利要求9所述的增强现实装置，其特征在于，所述平板偏振分光镜包括：分光镜基片以及偏振分光膜，其中，

偏振分光膜粘贴在分光镜基片上，所述分光镜基片位于临近所述像源的一侧。

12.如权利要求1或6所述的增强现实装置，其特征在于，所述曲面半反射镜的光轴与水平轴夹角为0°-20°，所述曲面半反射镜的曲率半径为20mm-150mm。

13.如权利要求1或6所述的增强现实装置，其特征在于，所述曲面半反射镜包括：半透半反膜、反射镜基片以及增透膜，其中，

反射镜基片为环形基片，半透半反膜粘贴在环形基片的内侧，增透膜粘贴在环形基片的外侧；或

半透半反膜粘贴在环形基片的外侧，增透膜粘贴在环形基片的内侧。

14.如权利要求1或6所述的增强现实装置，其特征在于，所述曲面半反射镜包括：半透半反膜以及基片，其中，

基片为环形基片，半透半反膜粘贴在环形基片的外侧。

15.一种穿戴式增强现实设备，其特征在于，包括卡箍件和上述权利要求1～14中任一项所述的增强现实装置。