WO2021197082A1

WO2021197082A1 - 增强现实设备及其显示方法

Info

Publication number: WO2021197082A1
Application number: PCT/CN2021/081545
Authority: WO
Inventors: 朱帅帅; 王久兴; 罗诚
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2020-03-28
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2021-10-07
Also published as: EP4109166A1; CN113448089A; US20230129018A1; EP4109166A4; US11914155B2; IL296491A; CN113448089B

Abstract

一种增强现实设备（100）及其显示方法，可提高使用者的隐私性。增强现实设备（100）包括镜架（10）、结合器（31）、主动快门镜片（33）、图像投影机（32）以及处理器（34），结合器（31）安装于镜架（10），结合器（31）包括相背设置的内表面（312）和外表面（313），主动快门镜片（33）安装于结合器（31）的外表面（313），图像投影机（32）安装于镜架（10），处理器（34）耦合图像投影机（32）和主动快门镜片（33）。处理器（34）用于开启图像投影机（32）并关闭主动快门镜片（33），图像投影机（32）向结合器（31）投射显示光线（L ₀），部分显示光线（L ₁）自结合器（31）的内表面（312）出射，部分显示光线（L ₂）自结合器（31）的外表面（313）出射，主动快门镜片（33）遮挡自结合器（31）的外表面（313）出射的显示光线（L ₂）。处理器（34）还用于关闭图像投影机（31）并开启主动快门镜片（33），环境光线（L _c）穿过主动快门镜片（33）后，自结合器（31）的外表面（313）进入结合器（31），并自结合器（31）的内表面（312）出射。

Description

增强现实设备及其显示方法

本申请要求于2020年03月28日提交中国专利局、申请号为202010233012.4、申请名称为“增强现实设备及其显示方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及虚实结合的显示领域，特别涉及一种增强现实设备及其显示方法。

背景技术

增强现实(augmented reality，AR)技术，其原理是利用计算机控制的图像投射机，将携带数字内容的显示光线投射到人眼中形成虚拟场景，并将虚拟场景与人眼可以直接看到的外界的真实场景叠加，使人眼观看到虚拟场景与外界的真实场景相结合的图像信息。

在传统增强现实设备中，图像投影机投射的显示光线的一部分总会从增强现实设备向外射出，使得携带数字信息的显示光线泄露出去，造成了使用者的隐私泄露，降低了使用者的隐私性。

发明内容

本申请提供一种增强现实设备及其显示方法，用以减小显示光线从增强现实设备中向外射出的可能性，避免携带数字信息的显示光线泄露出去，提高使用者的隐私性。

本申请所示增强现实设备包括镜架、结合器、主动快门镜片、图像投影机以及处理器，结合器安装于镜架，结合器包括相背设置的内表面和外表面，主动快门镜片安装于结合器的外表面，图像投影机安装于镜架，处理器耦合图像投影机和主动快门镜片。

处理器用于开启图像投影机并关闭主动快门镜片，图像投影机向结合器投射显示光线。其中，显示光线为携带有数字内容的光线。部分显示光线自结合器的内表面出射，部分显示光线自结合器的外表面出射，主动快门镜片遮挡自结合器的外表面出射的显示光线，防止自结合器的外表面出射的显示光线穿过主动快门镜片射入外界环境，避免携带有数字内容的显示光线泄露出去，不仅可以提高使用者的隐私性和增强现实设备的社交性，还可以避免泄露出去的显示光线在增强现实设备的表面形成小的显示窗，提高使用者使用增强现实设备时的外观精美度。

处理器还用于关闭图像投影机并开启主动快门镜片，环境光线穿过主动快门镜片后，自结合器的外表面进入结合器，并自结合器的内表面出射，使用户能穿过结合器和主动快门镜片观看到外界的真实场景，以保证增强现实设备具有一定的透过率。

其中，结合器的内表面是指增强现实设备佩戴于用户头部时，结合器朝向用户的表面。即，结合器的内表面为结合器朝向人眼的表面。同理，结合器的外表面是指增强现实设备佩戴于用户头部时，结合器背离用户的表面。即，结合器的外表面为结合器背离人眼的表面。也即，结合器的外表面为结合器朝向外界的表面。

其中，主动快门镜片是一种可以在处理器控制下快速开关的镜片。处理器开启主动快门镜片，即主动快门镜片处于开启状态时，主动快门镜片的透过率较高，光线可穿过主动快门镜片正常传播。处理器关闭主动快门镜片，即主动快门镜片处于关闭状态时，主动快门镜片的透过率接近于0，主动快门镜片会遮挡光线，即光线几乎无法穿过主动快门镜片正常传播，也即主动快门镜片会将光线吸收。

一种实施方式中，结合器的外表面包括出光区域，自结合器的外表面出射的显示光线自结合器的外表面的出光区域出射，主动快门镜片覆盖结合器的外表面的出光区域。当处理器开启图像投影机并关闭主动快门镜片时，自结合器的外表面出射的显示光线不会射入外界环境中，避免携带有数字内容的显示光线泄露。

另一种实施方式中，主动快门镜片覆盖结合器的外表面，以保证增强现实设备的外观完整性和一致性，提高增强现实设备的外观精美度。此外，相比于主动快门镜片只覆盖结合器的外表面的出光区域，主动快门镜片覆盖结合器的外表面，不仅降低了主动快门镜片的装配工艺难度，还不需要对主动快门镜片进行额外加工，降低了主动快门镜片的加工难度，降低了主动快门镜片的生产成本。

一种实施方式中，主动快门镜片为液晶光阀，主动快门镜片包括液晶盒、第一偏振片和第二偏振片，液晶盒与处理器耦合，第一偏振片位于液晶盒背离结合器的一侧，第二偏振片位于液晶盒与结合器之间。即第二偏振片位于液晶盒背离第一偏振片的一侧，也即第二偏振片位于液晶盒背离结合器的一侧。第二偏振片与第一偏振片的透光轴方向之间的夹角为90度。当处理器开启主动快门镜片时，环境光线经第一偏振片过滤后，依次通过液晶盒和第二偏振片射向结合器的外表面，自结合器的内表面射入人眼，使人眼可以穿过主动快门镜片和结合器看到外界的真实环境。

其中，液晶光阀是通过电压控制液晶分子的折射率来实现对光的相位延迟的光学器件。

一种实施方式中，主动快门镜片为平面转换(in-plane switching，IPS)型液晶光阀。

当处理器开启主动快门镜片时，此时液晶光阀处于上电状态，环境光线经第一偏振片过滤后进入液晶盒，液晶盒将经第一偏振片出射的光线的相位延迟π，由于第二偏振片与第一偏振片的透光轴方向相互垂直，经液晶盒出射的光线可穿过第二偏振片射向结合器的外表面。

当处理器关闭主动快门镜片时，液晶光阀处于断电状态，环境光线经第一偏振片过滤后进入液晶盒，液晶盒不会改变经第一偏振片出射的光线的相位，由于第二偏振片与第一偏振片的透光轴方向相互垂直，经液晶盒出射的光线无法穿过第二偏振片射向结合器的外表面，因而被第二偏振光完全阻挡。

一种实施方式中，主动快门镜片为扭曲向列(twisted nematic，TN)型液晶光阀。

当处理器开启主动快门镜片时，液晶光阀处于断电状态，环境光线经第一偏振片过滤后进入液晶盒，液晶盒会将经第一偏振片出射的光线的相位延迟π，由于第二偏振片与第一偏振片的透光轴方向垂直，经液晶盒出射的光线可穿过第二偏振片射向结合器的外表面。

当处理器关闭主动快门镜片时，液晶光阀处于上电状态，液晶盒中的液晶会旋转成为垂直于第一偏振片的状态，环境光线经第一偏振片过滤后进入液晶盒，液晶盒不会改变经第一偏振片出射的光线的相位，由于第二偏振片与第一偏振片的透光轴方向垂直，经液晶盒出射的光线无法穿过第二偏振片射向结合器的外表面，因而被第二偏振片完全阻挡。

一种实施方式中，液晶光阀为垂直排列(vertical alignment，VA)型液晶光阀、超扭曲向列(super twisted nematic，STN)型液晶光阀或铁电液晶(ferroelectric liquid crystal，FLC) 型光阀。

一种实施方式中，增强现实设备还包括四分之一波片，四分之一波片安装于第一偏振片背离液晶光阀的表面，即四分之一波片安装于第一偏振片的外表面，且四分之一波片的快轴方向与第一偏振片的透光轴方向之间的夹角为45度。

需要了解的是，现有的电子屏幕很多为液晶显示屏(liquid crystal display，LCD)，液晶显示屏的出射光为线偏振光。当用户佩戴本实施方式所示增强现实设备观察电子屏幕，且视线环绕电子屏幕旋转时，无论电子屏幕的出射光的偏振方向与第一偏振片的透光轴方向是垂直或平行，四分之一波片可以将任意偏振方向的线偏振光衰减至50％，当处理器开启主动快门镜片时，四分之一波片可以削减用户观看电子屏幕时存在的亮度差异，有助于提高用户佩戴增强现实设备观看电子屏幕时的使用感受。

一种实施方式中，增强现实设备包括两个增强现实组件，两个增强现实组件间隔安装于镜架，每一增强现实组件包括上述结合器、图像投影机和主动快门镜片，两个增强现实组件的结合器并排设置。

本实施方式所示增强现实设备中，一个增强现实组件对应于用户的左眼，另一个增强现实组件对应于用户的右眼。两个增强现实组件的结构相同，即两个增强现实组件均在保证增强现实设备的透过率的前提下，避免携带有数字内容的显示光线泄露出去。

一种实施方式中，每一增强现实组件的主动快门镜片均为液晶光阀，每一增强现实组件的主动快门镜片均包括液晶盒、第一偏振片和第二偏振片，每一增强现实组件的液晶盒均与处理器耦合，每一增强现实组件的第一偏振片位于该增强现实组件的液晶盒背离结合器的一侧，每一增强显示组件的第二偏振片位于该增强现实组件的液晶盒与结合器之间。即，每一增强现实组件的第二偏振片位于该增强现实组件的液晶盒背离第一偏振片的一侧，也即每一增强显示组件的第二偏振片位于该增强现实组件的液晶盒朝向结合器第一偏振片的一侧。每一增强现实组件的第一偏振片与第二偏振片的透光轴方向之间的夹角为90度。

当处理器开启主动快门镜片时，环境光线经第一偏振片过滤后，依次通过液晶盒和第二偏振片射向结合器的外表面，自结合器的内表面射入人眼，使操作者的左眼和右眼均可以观察到外界的真实环境。

一种实施方式中，增强现实设备包括两个四分之一波片，一个四分之一波片安装于一个第一偏振片的外表面，且一个四分之一波片的快轴方向与一个第一偏振片的透光轴方向之间的夹角为45度，另一个四分之一波片安装于另一个第一偏振片的外表面，且另一个四分之一波片的快轴方向与另一个第一偏振片的透光轴方向之间的夹角为45度，以在用户佩戴增强现实设备观看电子屏幕过程中，削减左眼和右眼观看到电子屏幕时存在的亮度差异，有助于提高用户佩戴增强现实设备观看电子屏幕时的使用感受。

一种实施方式中，两个第一偏振片的透光轴方向相同，两个四分之一波片的快轴方向之间的夹角为90度，或，两个第一偏振片的透光轴方向之间的夹角为90度，两个四分之一波片的快轴方向相同，以在用户佩戴增强现实设备观看电子屏幕时，使两个增强现实组件分别通过偏振方向相互垂直的偏振光，比如分别通过左旋偏振光和右旋偏振光，此时偏振方向相互垂直的两个偏振光分别进入用户的左眼和右眼中成像。当处理器开启主动快门镜片时，用户可观看到三维(three dimensions，3D)图像。即，本实施方式所示增强现实设备还可以用于3D电影放映厅，可同时兼容偏振式和主动快门式两种放映方式。

一种实施方式中，增强现实设备还包括变焦器，变焦器覆盖结合器的内表面。即，变焦器位于结合器靠近人眼的一侧，用以对用户的视力进行矫正。当用户患有近视、远视或散光等视力问题时，变焦器可以在用户观看虚拟场景或外界的真实场景时纠正用户的屈光不正，提高用户观看虚拟场景或外界的真实场景时的清晰度，提高用户使用增强现实设备的使用感受。

一种实施方式中，处理器耦合变焦器，处理器用于调整变焦器的光焦度。当用户需要使用增强现实设备时，处理器可依据用户的屈光度将变焦器的光焦度调整至与用户的视力相匹配，以提高增强现实设备的适配度，进而提高增强现实设备的使用灵活性。

一种实施方式中，增强现实设备还包括眼球追踪组件，眼球追踪组件安装于镜架，用以追踪眼球的视线，处理器耦合变焦器和眼球追踪组件；

处理器用于关闭图像投影机，并将变焦器的光焦度调节为第一光焦度，以在用户观看外界的真实场景时矫正用户的屈光不正，提高用户观察外界的真实场景时的清晰度；

处理器用于开启图像投影机，眼球追踪组件用以获取眼球观看的虚拟场景的辐辏深度，处理器根据眼球追踪组件的获取结果将变焦器的光焦度调整为第二光焦度。

具体的，眼球追踪组件用以追踪眼球的视线，并根据眼球的视线得到用户正在注视的虚拟场景的辐辏深度，处理器根据该辐辏深度改变虚拟场景的虚像距，将虚拟场景的位置调整至该辐辏深度上，不仅可以在用户观察虚拟场景时矫正用户的屈光不正，提高用户观察虚拟场景时的清晰度，还可以解决视觉辐辏调节冲突，减小用户使用增强现实设备时的不适感，提高用户的使用舒适度。

其中，第一光焦度为用户眼球的屈光度，第二光焦度为第一光焦度与用户观察到的虚像深度的倒数之和。

一种实施方式中，眼球追踪组件包括一个或多个红外发光二极管和一个或多个红外相机，红外发光二极管发射的红外光线进入用户的人眼，并经人眼的角膜反射入红外相机成像，处理器通过图像中红外光线的光斑的位置得到用户的眼球的光轴方向，对眼球的光轴方向校准后得到用户的视线方向，并根据用户的视线方向确定用户观看的虚拟场景的深度，进而将变焦器的光焦度调整至第二光焦度。

本申请所示增强现实设备的显示方法为上述任一种增强现实设备的显示方法，包括：

在第一时段，开启图像投影机并关闭主动快门镜片，图像投影机向结合器投射显示光线，部分显示光线自结合器的内表面出射，部分显示光线自结合器的外表面出射，主动快门镜片遮挡自结合器的外表面出射的显示光线，防止自结合器的外表面出射的显示光线经主动快门镜片射入外界环境，避免携带有数字内容的显示光线泄露出去，不仅可以提高使用者的隐私性和增强现实设备的社交性，还可以避免泄露出去的显示光线在增强现实设备的表面形成小的显示窗，提高使用者使用增强现实设备时的外观精美度。

在第二时段，关闭图像投影机并开启主动快门镜片，环境光线穿过主动快门镜片后，自结合器的外表面进入结合器，并自结合器的内表面出射，使用户能穿过结合器和主动快门镜片观看到外界的真实场景，以保证增强现实设备具有一定的透过率。

一种实施方式中，第一时段与第二时段交替进行，以在保证增强现实设备的透过率的前提下，避免携带有数字内容的显示光线泄露出去。

一种实施方式中，第一时段和第二时段形成一个周期，一个周期小于或等于1/60秒。

需要了解的是，人眼可感知的闪烁频率为60Hz。由于一个周期小于或等于1/60秒，即一秒至少包括60个周期，根据视觉暂留现象(又称视觉暂停现象或余晖效应)，此时人眼无法感知到虚拟场景与外界的真实场景的切换，相当于人眼既能够看到虚拟场景的存在，又能看到外界的真实场景的存在。即，可以在保证增强现实设备的透过率的前提下遮挡从结合器泄露的显示光线。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是本申请实施例提供的一种增强现实设备的结构示意图；

图2是图1所示增强现实设备佩戴于用户头部的结构示意图；

图3是图2所示结构的简化结构示意图；

图4是图3所示结构中A区域的在一种实施例下的放大结构示意图；

图5是图3所示结构中A区域在另一种实施例下的放大结构示意图；

图6是图5所示结构中B区域的放大结构示意图；

图7是图5所示增强现实设备在工作时图像投影机和主动快门镜片的工作状态示意图；

图8是图3所示结构中A区域在第三种实施例下的放大结构示意图；

图9是图8所示结构中C区域的放大结构示意图；

图10是图3所示结构中A区域在第四种实施例下的放大结构示意图；

图11是图3所示结构中A区域在第五种实施例下的放大结构示意图；

图12是图11所示增强现实设备在工作时图像投影机、主动快门镜片和变焦器的工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种增强现实设备100的结构示意图。

增强现实设备100可以为AR眼镜、AR头盔、混合现实(mixrtual reality，MR)眼镜或MR头盔等将数字内容和现实场景结合在一起的电子产品。图1所示实施例的增强现实设备100以AR眼镜为例进行阐述。

本实施例中，增强现实设备100包括镜架10以及安装于镜架10的增强现实组件30。其中，增强现实组件30有两个，两个增强现实组件30间隔安装于镜架10。

镜架10包括镜框11以及与镜框11连接的镜腿12。其中，镜腿12有两个，两个镜腿12连接于镜框11的相对两端。需要说明的是，在其他实施例中，镜架10也可以包括镜框11和与镜框11连接的固定带，本申请对此不作具体限定。

镜框11包括两个边框13及连接于两个边框13之间的横梁14。每一边框13均包括远离横梁14的第一边框131和与第一边框131相对设置的第二边框132。第一边框131的内部设有收容腔，第一边框131的收容腔用以收容增强现实设备100的电子元器件。横梁14 与两个边框13一体成型，以简化镜框11的成型工艺，增加镜框11的整体强度。其中，镜框11的材料包括且不限于金属、塑料、树脂或天然材料等。应当理解的是，镜框11不仅限于图1所示的全框型镜框，也可以为半框型或无框型镜框。

两个镜腿12转动连接于镜框11的相对两端。具体的，两个镜腿12分别转动连接于镜框11的两个边框13。其中，两个镜腿12分别连接于两个边框13的第一边框131。在增强现实设备100处于展开状态(如图1所示)时，两个镜腿12通过相对镜框11转动至彼此相对，此时增强现实设备100的两个镜腿12可分别架设于用户的两个耳朵上，横梁14架设于用户的鼻梁上，以穿戴于用户的头部。在增强现实设备100处于折叠状态时，两个镜腿12通过相对镜框11转动，至彼此至少部分地重叠且收容于镜框11的内侧，此时增强现实设备100可收纳起来。可以理解的是，在其他实施例中，两个镜腿12可分别固定连接于两个边框13的第一边框131，或者，两个镜腿12可与镜框11一体成型，即增强现实设备100始终处于展开状态，本申请对此不作具体限定。需要说明的是，镜腿12的内部也可以设有收容腔，镜腿12的收容腔也可以收容增强现实设备100的电子元器件。

需要说明的是，本申请提及增强现实设备100时所采用“内侧”“外侧”等方位用词主要依据增强现实设备100被用户佩戴于头部时的方位进行阐述。增强现实设备100被用户佩戴时，以靠近用户头部为内侧，以远离用户头部为外侧，其并不形成对增强现实设备100于其他场景中的方位的限定。

请一并参阅图2和图3。图2是图1所示增强现实设备100佩戴于用户头部的结构示意图。图3是图2所示结构的简化结构示意图。

接下来，为了便于描述，如图2和图3所示，定义增强现实设备100的长度方向为X轴方向，增强现实设备100的宽度方向为Y轴方向，增强现实设备100的厚度方向为Z轴方向，且X方向、Y方向和Z方向彼此两两垂直。其中，X轴方向即为镜框11中一个边框13朝向另一个边框13的方向，Z轴方向即为镜框11朝向镜腿12的方向。

本实施例中，两个增强现实组件30的结构相同。具体的，两个增强现实组件30分别安装于镜框11的两个边框13。增强现实设备100穿戴于用户头部时，一个增强现实组件30对应于用户的左眼，另一个增强现实组件30对应于用户的右眼，此时用户的双眼可以通过两个增强现实组件30观看虚拟场景和真实场景。需要说明的是，在其他实施例中，两个增强现实组件30的结构也可以不同，本申请对此不作具体限定。

接下来，为了便于理解，以与用户的右眼相对应的增强现实组件30为例对增强现实组件30的结构进行具体描述。

请参阅图3和图4，图4是图3所示结构中A区域的在一种实施例下的放大结构示意图。

增强现实组件30包括结合器(combiner)31、图像投影机32、主动快门镜片33及处理器34。具体的，结合器31安装于镜架10。结合器31包括相背设置的内表面312和外表面313。主动快门镜片33安装于结合器31的外表面313。图像投影机32安装于镜架10。处理器34耦合图像投影机32和主动快门镜片33，用以控制图像投影机32和主动快门镜片33的开启与关闭。

需要说明的是，在其他实施例中，两个增强现实组件30可仅包括一个处理器34，该处理器34同时耦合两个增强现实组件30的激光投影机32，用以控制两个激光投影机32的开启与关闭，本申请对此不做具体限定。

结合器31安装于镜架10的镜框11。本实施例中，两个增强显示组件30的结合器31沿X轴方向并排设置。具体的，两个增强现实组件30的结合器31间隔安装于镜框11。其中，结合器31安装于镜框11的边框13。结合器31的内表面312为结合器31朝向镜框11内侧的表面。即，结合器31的外表面313为结合器31朝向镜框11外侧的表面。本实施例中，结合器31为采用衍射光波导技术将数字内容和现实场景结合在一起的器件。需要说明的是，在其他实施例中，结合器31也可以为采用鸟浴(bird bath)、自由曲面或反射阵列光波导等技术的器件。

具体的，结合器31包括衍射光波导314、耦入光栅315和耦出光栅316。衍射光波导314安装于边框13。衍射光波导314的一端安装于边框13的第一边框131，且收容于第一边框131的收容腔133内。衍射光波导314的另一端安装于边框13的第二边框133。衍射光波导314包括相背设置的内表面和外表面。其中，衍射光波导314的内表面为衍射光波导314朝向镜框11内侧的表面。即，衍射光波导314的外表面为衍射光波导314朝向镜框11外侧的表面。

本实施例中，耦入光栅315和耦出光栅316均为闪耀光栅。具体的，耦入光栅315安装于衍射光波导314的外表面，且位于第一边框131的收容腔133内。耦出光栅316安装于衍射光波导314的外表面，与耦入光栅315间隔设置，且位于第一边框131和第二边框133之间。应当理解的是，耦入光栅315和耦出光栅316也可以为透射式光栅，此时耦入光栅315和耦出光栅316安装于衍射光波导314的内表面。此外，耦入光栅315和耦出光栅316也可以为全息光栅、倾斜光栅、偏振光栅、液晶光栅、全息光元件或衍射光元件，本申请对此不作具体限定。

应当理解的是，光栅是指由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件。当光线以一定角度入射到光栅表面时，光栅能对光线的振幅或相位进行空间周期性调整，因此光线会从不同于入射角度的方向射出光栅表面。后文中对光栅的说明做相同理解。

本实施例中，衍射光波导314的内表面即为结合器31的内表面312。结合器31的内表面312包括入光区域3121和出光区域3122。其中，内表面312的入光区域3121位于第一边框131的收容腔133内。具体的，内表面312的入光区域3121为耦入光栅315在内表面312的投影所覆盖的区域。即，结合器31的内表面312中与耦入光栅315正对的区域即为内表面312的入光区域3121。

内表面312的出光区域3122与入光区域3121间隔设置，且位于第一边框131和第二边框132之间。具体的，内表面312的出光区域3122为耦出光栅315在内表面312的投影所覆盖的区域。即，内表面312中与耦出光栅315正对的区域即为内表面3123的出光区域3122。

结合器31的外表面313包括耦入光栅315背离衍射光波导314的表面、耦出光栅316背离衍射光波导314的表面以及衍射光波导314的外表面中未被耦入光栅315和耦出光栅316覆盖的区域。即，结合器31的外表面313包括耦入光栅315的外表面、耦出光栅316的外表面以及衍射光波导314的外表面中未被耦入光栅315和耦出光栅316覆盖的区域。其中，结合器31的外表面313包括出光区域3131。具体的，外表面313的出光区域3131为耦出光栅316背离衍射光波导314的表面，即耦出光栅316的外表面。

本实施例中，图像投影机32位于第一边框131的收容腔133内，且与结合器31相对设置。具体的，图像投影机32位于衍射光波导314背离耦入光栅315的一侧。即，图像投影机32和耦入光栅315分别位于衍射光波导314的相对两侧。其中，图像投影机32正对内表面312的入光区域3121。可以理解的是，当耦入光栅315为透射式光栅时，图像投影机32和耦入光栅315位于衍射光波导314的同侧。需要说明的是，在其他实施例中，图像投影机32也可以位于镜腿12的收容腔(即镜腿12的内部)，或者，激光投影机32也可以部分位于第一边框131的收容腔133，部分位于镜腿12的收容腔，或者，激光投影机32也可以不位于第一边框131的收容腔133或镜腿12的收容腔内，直接外露于边框13的表面，只要在增强现实设备100使用时，不遮挡用户的视线即可。

其中，图像投影机32包括且不限于硅基液晶(liquid crystal on silicon,LCOS)、数字光处理器34(digital light processing,DLP)、发光二极管(light emitting diode，LED)、有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)、量子点发光二极管(quantum dot light emitting diodes，QLED)、主动矩阵有机发光二极体(active-matrix organic light emitting diode，AMOLED)、柔性发光二极管(flex light-emitting diode，FLED)、Mini LED、Micro OLED、Micro LED或激光微电子机械系统(laser micro electro mechanical systems，Laser MEMS)等光机。

处理器34开启图像投影机32时，即图像投影机32处于开启状态时，图像投影机32向结合器31投射显示光线L ₀，部分显示光线L ₀自结合器31的内表面312出射，部分显示光线L ₀自结合器31的外表面313出射。其中，图像投影机32投射携带有数字内容的显示光线L ₀，显示光线L0自内表面312的入光区域3121进入结合器31，并经内表面312的出光区域3122和外表面313的出光区域出射。

具体的，显示光线L ₀垂直射向衍射光波导314的内表面(即结合器31的内表面312)，自内表面312的入光区域3121垂直射向耦入光栅315，经由耦入光栅315耦入衍射光波导314。其中，耦入光栅315已将显示光线L ₀的传播方向调整至满足全反射条件的状态。显示光线L ₀在衍射光波导314内发生至少一次全反射并朝向耦出光栅316的方向传播，直至到达耦出光栅316发生衍射。部分显示光线L ₀发生衍射后自内表面312的出光区域3122朝向结合器31内侧传播，即朝向人眼的方向传播，图中将该部分光线标记为入眼光线L ₁，入射光线L ₁可进入人眼成像，以使用户能看到携带数字内容的虚拟场景。与此同时，部分显示光线L ₀发生衍射后自外表面313的出光区域3131朝向结合器31外侧传播，图中将该部分光线标记为泄露光线L ₂。可以理解的是，处理器34关闭图像投影机32时，即图像投影及32处于关闭状态时，图像投影机32不投射显示光线L ₀，此时既没有入眼光线L ₁进入人眼成像，也没有泄露光线L ₂传播至结合器31外侧。

主动快门镜片33位于结合器31背离图像投影机32的一侧，即主动快门镜片33和图像投影机32位于结合器31的相对两侧。本实施例中，主动快门镜片33为基于电致变色材料(除液晶以外)的镜片。应当理解的是，主动快门镜片33是一种可以在处理器34控制下快速开关的镜片。处理器34开启主动快门镜片33时，即主动快门镜片33处于开启状态时，主动快门镜片33的透过率较高，光线可穿过主动快门镜片33正常传播。处理器34关闭主动快门镜片33时，即主动快门镜片33处于关闭状态时，主动快门镜片33的透过率接近于0，主动快门镜片33会遮挡光线，即光线无法穿过主动快门镜片33传播，也即主动快门镜片33可以吸收光线。

本实施例中，主动快门镜片33的两端可以通过密封胶分别安装于结合器31的外表面313。主动快门镜片33的中间部分与结合器31的外表面313之间存在空气间隙，以保证显示光线L ₀能在衍射光波导中发生全反射。其中，空气间隙的宽度d在50μm左右。应当理解的是，由于耦入光栅315和耦出光栅316的厚度在纳米级别，主动快门镜片33并不会与耦入光栅315和耦出光栅316接触。

具体的，主动快门镜片33覆盖结合器31的外表面313，以保证增强现实设备100的外观完整性和一致性，提高增强现实设备100的外观精美度。即，主动快门镜片33覆盖耦入光栅315的外表面、耦出光栅316的外表面以及衍射光波导314的外表面中未被耦入光栅315和耦出光栅316覆盖的部分。此时，主动快门镜片33可充当保护玻璃以保护耦入光栅315和耦出光栅316。

需要说明的是，在其他实施例中，主动快门镜片33也可以仅覆盖外表面313的出光区域3131，即主动快门镜片33可以仅覆盖耦出光栅316的外表面。可以理解的是，相比于主动快门镜片33只覆盖外表面313的出光区域3131，主动快门镜片33覆盖结合器31的外表面313，不仅降低了主动快门镜片33的装配工艺难度，还不需要对主动快门镜片33进行额外加工，降低了主动快门镜片33的加工难度，降低了主动快门镜片33的生产成本。

本实施例中，处理器34位于第一边框131的收容腔133，且与图像投影机32和主动快门镜片33电连接。其中，处理器34可以包括一个或多个处理单元。多个处理单元例如可以为应用处理器(application processor，AP)，调制解调处理器，图形处理器(graphics processing unit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，控制器，视频编解码器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，基带处理器，和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。应当理解的是，处理器34可以为增强现实设备100的中央处理器(central processing unit，CPU)，也可以为增强现实设备100的其他处理器。

具体的，处理器34用以控制图像投影机32的开启与关闭，并同步控制主动快门镜片33的关闭与开启。即，处理器34开启图像投影机32的同时关闭主动快门镜片33，处理器34关闭图像投影机32的同时开启主动快门镜片33。也即，处理器34同步切换图像投影机32和主动快门镜片33的状态。

当处理器34开启图像投影机32并关闭主动快门镜片33时，即图像投影机32处于开启状态且主动快门镜片33处于关闭状态时，主动快门镜片33遮挡自结合器31的外表面313出射的显示光线L ₀。具体的，图像投影机32投射的显示光线L ₀自内表面312的入光区域3121进入结合器31后，入射光线L ₁自内表面312的出光区域3121射入人眼成像，泄露光线L ₂自外表面313的出光区域3131射向主动快门镜片33。由于此时主动快门镜片33处于关闭状态，主动快门镜片33的透过率接近于0，主动快门镜片33将泄露光线L ₂遮挡，相当于主动快门镜片33吸收泄露光线L ₂，防止自结合器31的外表面313出射的泄露光线L ₂穿过主动快门镜片33射入外界环境中，避免携带有数字内容的泄露光线L ₂泄露出去，不仅可以提高使用者的隐私性和增强现实设备100的社交性，还可以避免泄露出去的泄露光线L ₂在增强现实设备100的表面形成小的显示窗，提高使用者使用增强现实设备100时的外观精美度。

当处理器34关闭图像投影机32并开启主动快门镜片33时，即图像投影机32处于关闭状态且主动快门镜片33处于开启状态时，环境光线Lc可穿过主动快门镜片33自结合器31的外表面313进入结合器31，并经结合器31的内表面312出射。其中，由于此时主动快门镜片33处于开启状态，主动快门镜片33的透过率较高，环境光线Lc可穿过主动快门镜片33进入结合器31，并自结合器31的内表面312朝向人眼的方向传播，从而进入人眼成像。即，人眼可透过主动快门镜片33和结合器31观看到外界的真实场景。此外，由于图像投影机32关闭，图像投影机32不投射携带有数字内容的显示光线L ₀，既无入眼光线L ₁射入人眼，也没有泄露光线L ₂从增强现实设备100中泄露出去。即，人眼只能看到外界的真实场景。

一种实施方式中，处理器34包括控制单元和存储单元。控制单元用以控制图像投影机32和主动快门镜片33的开启和关闭。存储单元用以存储预设频率f ₀，预设频率f ₀等于或大于60Hz。具体的，增强现实设备100开启时，图像投影机32和主动快门镜片33在第一时段和第二时段下分别处于不同的状态。在第一时段内，图像投影机32处于开启状态且主动快门镜片33处于关闭状态。在第二时段内，图像投影机32处于关闭状态且主动快门镜片33处于开启状态。

其中，第一时段与第二时段形成一个周期T，1/T＝f ₀。即，T小于或等于1/60秒。也就意味着，增强现实设备100开启时，1秒至少包括60个周期，即1秒内第一时段和第二时段至少出现60次。也即，图像投影机32在开启和关闭两种状态之间的交替频率大于120Hz。主动快门镜片33在关闭和开启两种状态之间的交替频率大于120Hz。

需要了解的是，人眼可感知的闪烁频率(又称人眼刷新频率)为60Hz。由于预设切换频率大于人眼刷新频率，根据视觉暂留现象(又称视觉暂停现象或余晖效应)，在增强现实设备100工作时，既有图像投影机32投射的显示光线L ₀进入人眼，又有环境光线Lc进入人眼，即，人眼既可以看到虚拟场景，又可以看到外界的真实场景。而且从图像投影机32投射的显示光线也不会从增强现实设备100中泄露出去。也就是说，本实施例所示增强现实设备100可以在保证增强现实设备100的透过率的前提下，遮挡自结合器31泄露出来的显示光线，不仅提高了增强现实设备100的隐私性和社交性，还提高了用户在使用增强现实设备100时的外观精美度。

请参阅图5，图5是图3所示结构中A区域在另一种实施例下的放大结构示意图。

本实施例所示增强现实设备与上述实施例所示增强现实设备100的不同之处在于，主动快门镜片33为液晶光阀。主动快门镜片33包括液晶盒331、第一偏振片332和第二偏振片333。液晶盒331与处理器34耦合。第一偏振片332位于液晶盒331背离结合器31的一侧，且第一偏振片332覆盖液晶盒331背离结合器31的表面。即，第一偏振片332覆盖液晶和331的外表面。第二偏振片333位于液晶盒331和结合器31之间。即第二偏振片333位于液晶盒331背离第一偏振片332的一侧，也即第二偏振片333位于液晶盒331朝向结合器31的一侧。此外，第二偏振片333覆盖液晶盒331的内表面。即第二偏振片333覆盖于液晶盒331朝向结合器31的表面。其中，第一偏振片332与第二偏振片333的透光轴方向垂直。即，经第一偏振片332出射的光线的偏振方向与经第二偏振光333出射的光线的偏振方向相互垂直。

需要说明的是，液晶光阀是通过电压控制液晶分子的折射率来实现对光的相位延迟的光学器件。依据液晶分子的工作原理，当且仅有与液晶长轴方向相同的偏振光能穿过液晶盒331。第一偏振片332用以改变入射至液晶盒331的外表面的入射光线的偏振态，将入射光线转换成线偏振光，以便于入射光线穿过液晶盒331和第二偏振片333射向结合器31的外表面313。

请一并参阅图6，图6是图5所示结构中B区域的放大结构示意图。需要说明的是，本申请附图中，图中右侧圆圈中所示两端带箭头的直线代表光线在该界面位置的偏振状态，后文中对附图的说明做相同理解。

一种实施方式中，主动快门镜片33为IPS型液晶光阀。

当本实施方式所示增强现实设备100佩戴于用户的头部，且处理器34开启主动快门镜片33时，即主动快门镜片33处于打开状态时，此时液晶光阀处于上电状态，液晶盒331中液晶层两侧存在电压差。环境光线L _C经第一偏振片332过滤后进入液晶盒332，液晶盒331将经第一偏振片332出射的光线的相位延迟π，相当于液晶盒331将经第一偏振片332出射的光线的偏振方向旋转90度。由于第二偏振片333与第一偏振片332的透光轴方向垂直，经液晶盒331出射的光线可穿过第二偏振片333射向结合器31的外表面313。即，环境光线L _C能穿过主动快门镜片33，且自结合器31的内表面312射入人眼中成像，保证用户能观察到外界的真实场景。此时，主动快门镜片33的自然光透过率在35％～50％之间。

当处理器34关闭主动快门镜片33时，即主动快门镜片33处于关闭状态时，此时液晶光阀处于断电状态，液晶盒331中液晶层两侧的电压差为零。环境光线L _C经第一偏振片332过滤后进入液晶盒331，液晶盒331不会改变经第一偏振片332出射的光线的相位。由于第二偏振片333与第一偏振片332的透光轴方向垂直，经液晶盒331出射的光线无法穿过第二偏振片333射向结合器31的外表面313，因而被第二偏振片333完全阻挡。即，环境光线L _C无法穿过主动快门镜片33。也即，主动快门镜片33将环境光线L _C完全吸收。

另一种实施方式中，主动快门镜片33为TN型液晶光阀。

当处理器34开启主动快门镜片33时，即主动快门镜片33处于开启状态时，此时液晶光阀处于断电状态，即液晶盒331中液晶层两侧的电压差为零。环境光线经第一偏振片332过滤后进入液晶盒331，液晶盒331将经第一偏振片332出射的光线的相位延迟π，由于第二偏振片333与第一偏振片332的透光轴方向垂直，经液晶盒331出射的光线可穿过第二偏振片333射向结合器31的外表面313。

当处理器34关闭主动快门镜片33时，即主动快门镜片33处于关闭状态时，此时液晶光阀处于上电状态，即液晶盒331中液晶层两侧存在电压差，液晶层中的液晶会旋转成为垂直于第一偏振片33的状态。环境光线经第一偏振片332过滤后进入液晶盒331，液晶盒331不会改变第一偏振片332出射的光线的相位，由于第二偏振片333与第一偏振片332的透光轴方向垂直，经液晶盒331出射的光线无法穿过第二偏振片333射向结合器的外表面，因而被第二偏振片333完全阻挡。

应当理解的是，在其他实施方式中，主动快门镜片33也可以为VA型液晶光阀、超扭曲向列型液晶光阀或FLC型液晶光阀。

接下来，为了便于理解，对本实施例所示增强现实设备100在工作时，图像投影机32和主动快门镜片33在各个时间段的工作状态进行举例说明。其中，以在0-t ₁₂时间段为例进行描述。0-t ₁₂时间段包括12个时长为Δt的时间段。即，t _n-t _n-1＝Δt，n为大于等于1且小于等于12的整数。

请参阅图7，图7是图5所示增强现实设备100在工作时图像投影机32和主动快门镜片33的工作状态示意图。

本实施例中，增强现实设备100工作时，在0-t ₁、t ₂-t ₃、t ₄-t ₅、t ₆-t ₇、t ₈-t ₉和t ₁₀-t ₁₁时间段内，处理器34开启图像投影机32且关闭主动快门镜片33，以保证图像投影机32投射的显示光线不会从增强现实设备100中泄露出去。在t ₁-t ₂、t ₃-t ₄、t ₅-t ₆、t ₇-t ₈、t ₉-t ₁₀和t ₁₁-t ₁₂时间段内，处理器34关闭图像投影机32且开启主动快门镜片33，人眼可透过主动快门镜片33和结合器31看到外界的真实场景。换言之，0-t ₁、t ₂-t ₃、t ₄-t ₅、t ₆-t ₇、t ₈-t ₉和t ₁₀-t ₁₁时间段均为上文所提及的第一时段，t ₁-t ₂、t ₃-t ₄、t ₅-t ₆、t ₇-t ₈、t ₉-t ₁₀和t ₁₁-t ₁₂时间段均为上文所提及的第二时段。0-t ₂、t ₂-t ₄、t ₄-t ₆、t ₆-t ₈、t ₈-t ₁₀和t ₁₀-t ₁₂时间段均为上文所提及的一个周期T，且T＝2Δt。

此时，在0-t ₁₂时间段内，图像投影机32开启状态下(即主动快门镜片33关闭状态下)的总时长为6Δt，时长占比为50％。图像投影机32关闭状态下(即主动快门镜片33开启状态下)的总时长为6Δt，时长占比为50％。也就是说，增强现实设备100的透过率为17.5％～25％之间。

可以理解的是，本实施例所示增强现实设备100中，可以通过调整图像投影机32在开启和关闭状态下的时间占比(即主动快门镜片33在关闭和开启状态)来调整增强现实设备100的透过率。比如，当图像投影机32在开启状态下的时长在整个周期的时长占比为20％时，即图像投影机32在关闭状态下的时长在整个周期的时长占比为80％时，增强现实设备100的透过率下降20％，即增强现实设备100的透过率在28％～40％之间，即可以在保证增强现实设备100的透过率的前提下，屏蔽结合器31的泄露光线L ₂。

需要说明的是，在实际应用中，由于液晶光阀关闭的响应时间(毫秒级)远远长于图像投影机32开启的响应时间(微秒级或纳秒级)，为了保障主动快门镜片33能有效及时地遮挡泄露光线L ₂，主动快门镜片33关闭的时间点应该不晚于图像投影机32开启的时间点。即，主动快门镜片33关闭的时间点应该早于图像投影机32开启的时间点，或者，主动快门镜片33关闭的时间点应该与图像投影机32开启的时间点相同。假设液晶光阀的响应时间为t _r，则主动快门镜片33关闭的时间点需要相比于图像投影机32开启的时间点提前t _r。

本实施例中，液晶光阀关闭的响应时间约1ms-2ms，即主动快门镜片33可以在图像投影机32的开启前1ms-2ms开始关闭，以保证主动快门镜片33能及时完全地遮挡泄露光线L ₂。

请参阅图8，图8是图3所示结构中A区域在第三种实施例下的放大结构示意图。

本实施例所示增强现实设备与上述第二种实施例所示增强现实设备100的不同之处在于，增强现实设备100还包括四分之一波片40(又称四分之一推迟板)，四分之一波片40覆盖偏振片332背离液晶盒331的表面，即四分之一波片40覆盖偏振片332的外表面。其中，四分之一波片是具有一定厚度的双折射单晶波片。当光从射入透过四分之一波片时，发生双折射而分成寻常光和非寻常光，寻常光为遵守折射定律的光线，非寻常光为不遵守折射定律的光线，寻常光与非寻常光之间的相位差等于π/2或其奇数倍。本实施例中，四分之一波片为消色差的四分之一波片，即该波片对可见光波段光的相位延迟均为π/2，以确保环境光中的可见光能进入人眼成像。

请一并参阅图9，图9是图8所示结构中C区域的放大结构示意图。

本实施例中，四分之一波片40的快轴方向与第一偏振片332的透光轴方向之间的夹角呈45度。即，四分之一波片40的快轴设置成与能够透过第一偏振片332的线偏振光的偏振方向之间的夹角为45度。需要理解的是，由于目前生活中常用的电子屏幕很多为液晶显示屏(liquid crystal display，LCD)，液晶显示屏的出射光为线偏振光。当本实施例所示增强现实设备100佩戴于用户的头部，透过增强现实设备100观看电子屏幕，且视线环绕电子屏幕旋转的过程中，无论电子屏幕的出射光的偏振态与偏振片332的透光轴方向是垂直或平行，四分之一波片40都会将电子屏幕出射的线偏振光变成圆偏振光，将电子屏幕的出射光衰减50％。当处理器开启主动快门镜片33时，第一偏振片332将圆偏振光变为线偏振光进入液晶盒331中，并经液晶盒331和结合器31射入人眼，削减用户观看电子屏幕时存在的亮度差异，有助于提高用户佩戴增强现实设备100观看电子屏幕时的使用感受。

也就是说，本实施例所示增强现实设备100在佩戴在用户头部上时，可以不需要取下增强现实设备100，只需要开启主动快门镜片33即可观看周围环境的电子屏幕，提高了增强现实设备100的使用便捷性。

本实施例中，两个增强现实组件30的主动快门镜片33均包括液晶盒331、第一偏振片332和第二偏振片333。液晶盒331与处理器34耦合，第一偏振片332覆盖于液晶盒331的外表面，第二偏振片333覆盖于液晶盒331的内表面。当处理器34将主动快门镜片33打开时，环境光线Lc经第一偏振片332过滤后，可以依次穿过液晶盒331和第二偏振片333射向结合器31的外表面313，并自结合器31的内表面312射向人眼，使用户的左眼和右眼均可以穿过主动快门镜片33和结合器31观看外界的真实环境。

具体的，四分之一波片40有两个。一个四分之一波片40覆盖一个第一偏振片332的外表面，且其快轴方向与该第一偏振片332的透光轴方向之间的夹角为45度。另一个四分之一波片40覆盖另一个第一偏振片332的外表面，且其快轴方向与该第一偏振片332的偏振方向之间的夹角为45度。也就是说，每一四分之一波片40的快轴方向与其覆盖的第一偏振片332的透光轴方向之间的夹角为45度，以保证用户在佩戴增强现实设备100观看电子屏幕，且两个眼睛的视线环绕电子屏幕旋转时，两个眼睛所观看到的电子屏幕的亮度差异较小，提高用户佩戴增强现实设备100观看电子屏幕的舒适度。

其中，两个第一偏振片332的透光轴方向相同，两个四分之一波片40的快轴方向之间的夹角为90度，或者，两个第一偏振片332的透光轴方向之间的夹角为90度，两个四分之一波片40的快轴方向相同，以保证两个增强现实组件30分别通过偏振方向相互垂直的偏振光，比如左旋偏振光和右旋偏振光，使得增强现实设备100还可以用于三维(three dimensional，3D)影视放映厅。也就是说，本实施方式所示增强现实设备100不仅可以用于观看虚实结合的显示画面，还可以在处理器34开启主动快门镜片33时观看3D视频。即，增强现实设备100可以同时兼容偏振式和主动快门式两种放映方式。

请参阅图10，图10是图3所示结构中A区域在第四种实施例下的放大结构示意图。

本实施例所示增强现实设备与上述第一种增强现实设备100的不同之处在于，增强现实设备100还包括变焦器50，变焦器50安装于结合器31的内表面312，且覆盖于结合器31的内表面312。即，变焦器50位于结合器31靠近人眼的一侧，用以对用户的视力进行矫正。当用户患有近视、远视或散光等视力问题时，变焦器50可以在用户观看携带数字内容的虚拟场景或外界的真实场景时纠正用户的屈光不正，提高用户观看虚拟场景或外界的真实场景时的清晰度，提高用户使用增强现实设备100的使用感受。其中，变焦器50可以为液晶透镜、液体透镜、Alvarez透镜或机械变焦透镜等可以实现变焦的器件。应当理解的是，变焦器50可以为具有度数的镜片等光焦度固定的光学器件，也可以与处理器34耦合的光焦度可调的光学器件，用户在使用增强现实设备100时可依据用户的屈光度将变焦器50的光焦度调整至与用户的视力相匹配，以提高增强现实设备100的适配度，进而提高增强现实设备100的使用灵活性。

请参阅图11，图11是图3所示结构中A区域在第四种实施例下的放大结构示意图。

本实施例所示增强现实设备100与上述第三种增强现实设备100的不同之处在于，增强现实设备100还包括眼球追踪组件60。眼球追踪组件60安装于镜架10，用以追踪眼球的视线。处理器34耦合变焦器50和眼球追踪组件60，用以调整变焦器50的光焦度。

本实施例中，眼球追踪组件60安装于镜架10的镜框11，且朝向镜框11内侧。其中，眼球追踪器60包括一个或多个红外发光二极管(infrared light-emitting diode,IR LED)61以及一个或多个红外相机(infrared camera,IR camera)62。具体的，红外发光二极管61安装于第一边框131，且朝向镜框11内侧。红外相机62安装于第二边框133，且朝向镜架11内侧。红外发光二极管61发射红外光线，红外光线射入用户的眼球，经过用户的角膜反射后进入红外相机52后成像，处理器34通过确定图像中红外光线的光斑位置确定用户的光轴方向，再经校准后确定用户视线的方向。需要说明的是，本实施例所示眼球追踪器60并不仅限于上文所述的眼球追踪技术，其他的眼球追踪技术均可以，本申请对此不作具体限定。

处理器34关闭图像投影机32并将变焦器50的光焦度调节为第一光焦度时，即图像投影机32处于关闭状态且变焦器50的光焦度为第一光焦度时，变焦器50可以在用户观看外界的真实场景时矫正用户的屈光不正，提高用户在观看真实场景时的清晰度，提高用户的使用感受。其中，当用户患有近视、远视或散光等视力问题时，第一光焦度为用户眼球的屈光度。

处理器34开启图像投影机32时，即图像投影机32处于开启状态时，眼球追踪组件60获取眼球观看的虚拟场景的辐辏深度，处理器34根据眼球追踪组件60的获取结果将变焦器50的光焦度调节为第二光焦度。具体的，眼球追踪组件60追踪眼球的视线，并根据用户视线的方向确定用户观察的虚拟场景的辐辏深度，处理器34根据该辐辏深度改变虚拟场景的虚像距，将虚拟场景的位置调整至该辐辏深度上。其中，第二光焦度为第一光焦度与用户观察到的虚像深度的倒数之和。此时，变焦器50不仅可以在用户观察虚拟数字内容时矫正用户的屈光不正提高用户观看数字内容时的清晰度，提高用户的使用感受，还可以改变数字内容的虚像距，解决视觉辐辏调节冲突(vergence-accommodation conflict，VAC)，减小用户使用增强现实设备100时的不适感，提高用户使用增强现实设备100的舒适度。

接下来，为了便于理解，对增强现实设备100在工作时，图像投影机32、主动快门镜片33和变焦器50在各个时间段的工作状态进行举例说明。其中，以在0-t ₁₂时间段，用户双眼具有D ₀(如-4.0D)的屈光不正为例进行描述。

请参阅图12，图12是图11所示增强现实设备100在工作时图像投影机32、主动快门镜片33和变焦器50的工作状态示意图。

本实施例中，增强现实设备100工作时，在0-t ₁、t ₂-t ₃、t ₄-t ₅、t ₆-t ₇、t ₈-t ₉和t ₁₀-t ₁₁时间段内，图像投影机32处于开启状态，主动快门镜片33处于关闭状态，处理器34根据眼球追踪器60获得的用户视线方向确定用户观察的虚像的深度为L(如0.5m)，则虚像深度的倒数ΔD为1/L(如-2.0D)，将变焦器50的光焦度调至D ₀+ΔD(如-6.0D)。此时，变焦器50的第二光焦度为D ₀+ΔD，不仅可以保证图像投影机32投射的显示光线不会从增强现实设备100中泄露出去，还可以保证用户清晰地观看到数字内容。在t ₁-t ₂、t ₃-t ₄、t ₅-t ₆、t ₇-t ₈、t ₉-t ₁₀和t ₁₁-t ₁₂时间段内，图像投影机32处于关闭状态，且主动快门镜片33处于开启状态，处理器34将变焦器50的光焦度调至D ₀。此时，变焦器50的第一光焦度为D ₀，以保证将人眼可透过主动快门镜片33和结合器31清晰地看到外界的真实场景。

本申请还提供一种上述任一种增强现实设备100的显示方法，包括：

在第一时段，开启图像投影机32并关闭主动快门镜片33，图像投影机32向结合器31投射显示光线L ₀，部分显示光线L ₀自结合器31的内表面312出射，部分显示光线L ₀自结合器31的外表面313出射，主动快门镜片33遮挡自结合器31的外表面313出射的显示光线L ₀。具体的，处理器34开启图像投影机32并关闭主动快门镜片33，主动快门镜片32防止了自结合器31的外表面313出射的显示光线L ₀射入外界环境，避免了携带有数字内容的显示光线L ₀泄露出去，不仅可以提高使用者的隐私性和增强现实设备100的社交性，还可以避免泄露出去的显示光线L ₀在增强现实设备100的表面形成小的显示窗，提高使用者使用增强现实设备100时的外观精美度。

在第二时段，关闭图像投影机32并开启主动快门镜片33，环境光线Lc穿过主动快门镜片33后，自结合器31的外表面313进入结合器31，并自结合器31的内表面312出射。具体的，处理器34关闭图像投影机32并开启主动快门镜片33，用户能穿过结合器31和主动快门镜片33观看到外界的真实场景，以保证增强现实设备100具有一定的透过率。其中，第二时段的长度等于第一时段的长度。需要说明的是，在其他实施例中，第二时段的长度也可以大于或小于第一时段的长度，本申请对此不作具体限定。

本实施例中，第一时段和第二时段交替进行。其中，第一时段和第二时段形成一个周期，一个周期小于或等于1/60秒。需要了解的是，人眼可感知的闪烁频率为60Hz。由于一个周期小于或等于1/60秒。即，1秒至少包括60个周期。也即，1秒内第一时段和第二时段至少出现60次。此时，第一时段和第二时段的交替频率大于120Hz，根据视觉暂留现象(又称视觉暂停现象或余晖效应)，此时人眼无法感知到虚拟场景与外界的真实场景的切换，相当于人眼既能够看到虚拟场景的存在，又能看到外界的真实场景的存在。即，可以在保证增强现实设备100的透过率的前提下遮挡从结合器泄露的显示光线L ₀。

需要说明的是，在本实施例所示增强显示设备的显示方法中，可以通过调整第一时段和第二时段的时间占比来调整增强现实设备100的透过率。比如，当第一时段的时间占比占整个周期的20％时，增强现实设备100的透过率仅下降20％，即在保证了增强现实设备100的透过率的前提下，实现了对结合器31的泄露光线L ₂的屏蔽。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

一种增强现实设备，其特征在于，包括镜架、结合器、主动快门镜片、图像投影机以及处理器，所述结合器安装于所述镜架，所述结合器包括相背设置的内表面和外表面，所述主动快门镜片安装于所述结合器的外表面，所述图像投影机安装于所述镜架，所述处理器耦合所述图像投影机和所述主动快门镜片；

所述处理器用于开启所述图像投影机并关闭所述主动快门镜片，所述图像投影机向所述结合器投射显示光线，部分所述显示光线自所述结合器的内表面出射，部分所述显示光线自所述结合器的外表面出射，所述主动快门镜片遮挡自所述结合器的外表面出射的所述显示光线；

所述处理器还用于关闭所述图像投影机并开启所述主动快门镜片，环境光线穿过所述主动快门镜片后，自所述结合器的外表面进入所述结合器，并自所述结合器的内表面出射。
根据权利要求1所述的增强现实设备，其特征在于，所述主动快门镜片覆盖所述结合器的外表面。
根据权利要求1或2所述的增强现实设备，其特征在于，所述主动快门镜片包括与所述处理器耦合的液晶盒、位于所述液晶盒背离所述结合器一侧的第一偏振片以及位于所述液晶盒与所述结合器之间的第二偏振片，所述第一偏振片与所述第二偏振片的透光轴方向之间的夹角为90度。
根据权利要求3所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备还包括四分之一波片，所述四分之一波片安装于所述第一偏振片的外表面，且所述四分之一波片的快轴方向与所述第一偏振片的透光轴方向之间的夹角为45度。
根据权利要求1或2所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备包括两个增强现实组件，两个所述增强现实组件间隔安装于所述镜架，每一所述增强现实组件包括所述结合器、所述图像投影机和所述主动快门镜片，两个所述增强现实组件的结合器并排设置。
根据权利要求5所述的增强现实设备，其特征在于，每一所述增强现实组件的主动快门镜片均包括与所述处理器耦合的液晶盒、位于所述液晶盒背离所述结合器一侧的第一偏振片以及位于所述液晶盒与所述结合器之间的第二偏振片，每一所述增强现实组件的所述第一偏振片与所述第二偏振片的透光轴方向之间的夹角为90度。
根据权利要求6所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备包括两个四分之一波片，一个所述四分之一波片安装于一个所述第一偏振片的外表面，且一个所述四分之一波片的快轴方向与一个所述第一偏振片的透光轴方向之间的夹角为45度，另一个所述四分之一波片安装于另一个所述第一偏振片的外表面，且另一个所述四分之一波片的快轴方向与另一个所述第一偏振片的透光轴方向之间的夹角为45度。
根据权利要求7所述的增强现实设备，其特征在于，两个所述第一偏振片的透光轴方向相同，两个所述四分之一波片的快轴方向之间的夹角为90度，或，两个所述第一偏振片的透光轴方向之间的夹角为90度，两个所述四分之一波片的快轴方向相同。
根据权利要求1-8中任一项所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备还包括变焦器，所述变焦器安装于所述结合器的内表面。
根据权利要求9所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备还包括眼球追踪组件，所述眼球追踪组件安装于所述镜架，所述处理器还耦合所述变焦器和所述眼球追踪组件；

所述处理器用于关闭所述图像投影机，并将所述变焦器的光焦度调节为第一光焦度；

所述处理器用于开启所述图像投影机，所述眼球追踪组件用以获取眼球观看的虚拟场景的辐辏深度，所述处理器根据所述眼球追踪组件的获取结果将所述变焦器的光焦度调整为第二光焦度。
一种增强现实设备的显示方法，其特征在于，所述增强现实设备为如权利要求1-10中任一项所述的增强现实设备，所述增强现实设备的显示方法包括：

在第一时段，开启所述图像投影机并关闭所述主动快门镜片，所述图像投影机向所述结合器投射显示光线，部分所述显示光线自所述结合器的内表面出射，部分所述显示光线自所述结合器的外表面出射，所述主动快门镜片遮挡自所述结合器的外表面出射的所述显示光线；

在第二时段，关闭所述图像投影机并开启所述主动快门镜片，环境光线穿过所述主动快门镜片后，自所述结合器的外表面进入所述结合器，并自所述结合器的内表面出射。
根据权利要求11所述的增强现实设备的显示方法，其特征在于，所述第一时段与所述第二时段交替进行。
根据权利要求12所述的增强现实设备的显示方法，其特征在于，所述第一时段与所述第二时段形成一个周期，所述周期小于或等于1/60秒。