CN107870438A - 增强现实的装置、光引擎部件和方法 - Google Patents
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Abstract
一种增强现实的装置、光引擎部件和方法，所述装置包括：发光光源、偏振分光子***、第一图像源、第一光学子***和第一融合子***，第一光学子***包括第一透镜组、第一1/4波片和第一反射面；第一光学子***的光路包括：第二偏振光经第一透镜组透射进入第一1/4波片，并经第一1/4波片传输至第一反射面；在经第一反射面反射之后，经反射的偏振光进入第一1/4波片，经第一1/4波片传输至第一透镜组，并由第一透镜组将经第一1/4波片传输来的第一偏振光透射进入偏振分光子***；第一融合子***用于将接收的第一偏振光和接收的外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。采用本发明技术方案不仅能够有效扩大视野，而且减小整个增强现实的装置的体积。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种增强现实的装置、光引擎部件和方法。
背景技术
随着计算设备在人们生活中应用的普及，从计算设备的便携性考虑，计算设备的硬件的体积趋向小型化。尤其是在图像视觉处理领域，可穿戴设备如眼镜或头盔等受到了用户的青睐。而为了提高用户对虚拟图像和真实图像的体验，可穿戴设备配备有增强现实(Augmented Reality，AR)技术。
增强现实技术是将计算机或终端设备生成的虚拟物体或提示信息叠加到真实场景中，从而增强用户对现实世界的感知的一种技术。增强现实技术将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成，把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息，如视觉信息，声音，味道，触觉等，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。典型的AR实现方式是AR眼镜。
用户通过AR眼镜可看到虚拟图像和真实图像融合后的图像，融合后的图像需要符合人眼看到的场景。视场角的大小决定了视野的范围，视场角越大，视野就越大。然而，AR眼镜的体积限制了AR眼镜的视场角。AR眼镜的体积越大，AR眼镜的视场角越大。
发明内容
本发明实施例提供了一种增强现实的装置和方法，能够在满足大视场角的条件下，相应的减小整个增强现实的装置的体积。
本发明实施例还提供了一种用于增强现实产品的光引擎部件，能够在满足大视场角的条件下，相应的减小整个增强现实产品的体积。
第一方面，本发明实施例提供一种增强现实的装置，该装置包括：发光光源、偏振分光子***、第一图像源、第一光学子***和第一融合子***，第一光学子***包括第一透镜组、第一1/4波片和第一反射面；发光光源用于发射自然光；偏振分光子***用于将入射的自然光中的第一偏振光进行反射，经过反射的第一偏振光进入第一图像源；第一图像源用于将入射的第一偏振光转化成(例如反射成)第二偏振光，第二偏振光进入偏振分光子***；偏振分光子***还用于将第二偏振光传输(例如以反射、透射或折射等方式)至第一光学子***；第一光学子***的光路包括：第二偏振光经第一透镜组透射进入第一1/4波片，并经第一1/4波片传输至第一反射面；在经第一反射面反射之后，经反射的偏振光进入第一1/4波片，经第一1/4波片传输至第一透镜组，并由第一透镜组将经第一1/4波片传输来的第一偏振光透射进入偏振分光子***；偏振分光子***还用于将第一偏振光进行反射，经反射的第一偏振光进入第一融合子***；第一融合子***用于将入射的第一偏振光和入射的第一外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。
在一个示例中，第一偏振光的偏振矢量与第二偏振光的偏振矢量相互垂直，换言之，第一偏振光的偏振方向与第二偏振光的偏振方向相互垂直。比如，第一偏振光为S偏振光时，第二偏振光为P偏振光。第一偏振光为P偏振光时，第二偏振光为S偏振光。
由上可见，携带有虚拟图像信息的第二偏振光传输入第一光学子***，经过第一透镜组和第一1/4波片到达第一反射面，第一反射面将携带有虚拟图像信息的偏振光反射，使携带有虚拟图像信息的偏振光再次经过第一1/4波片和第一透镜组。第一光学子***实现了光路折叠，也就是说对于第一透镜组中的每一个透镜，偏振光会折返通过两次。携带有虚拟图像信息的偏振光与携带有真实图像信息的外部环境光经融合子***后入眼成像。在本技术方案中，使用一个第一透镜组和第一反射面的组合可达到使用两个透镜组的效果，从而减少了一半数量的透镜。而且，在复用偏振分光子***和第一透镜组的基础上，偏振光经过的透镜数量越多，对边缘光的校正能力越强，从而使得成像的视场角越大。在本技术方案中，偏振光经过两次第一透镜组，即经过了双倍的第一透镜组中透镜数目的透镜，从而扩大了视场角。从而，在满足大视场角的条件下，相应的减小了整个增强现实的装置的体积。
其中，进入第一光学子***的第二偏振光依次进入第一透镜组和第一1/4波片，达到第一反射面；经第一反射面发射之后，又依次进入第一1/4波片和第一透镜组。可减小由于透镜加工过程的微小误差引起的偏振光的偏振态变化，从而提升最终入眼成像的图像的对比度。换言之，第二偏振光经过第一1/4波片，通过第一反射面反射后，直接再进入第一1/4波片，最短的往返路径带来的效果更好，即避免了经过的元器件越多，由于器件的非理想性(比如粗糙度，材料折射率等)所导致偏振态发生变化的问题。
根据偏振分光子***反射的、第一光学子***输出的第一偏振光生成的图像的尺寸会过大，难以被人眼接受。第一融合子***可将接收到的偏振分光子***反射的、第一光学子***输出的第一偏振光与第一外部环境光进行融合处理，保证增强现实的装置的视场角较大，比如，视场角大于50°，第一融合子***可将较大视场角的光限定在比较小的空间，从而将生成的图像的尺寸减小并聚焦，提高入眼成像的图像的清晰度，并减小图像的畸变，从而整体提升入眼成像的图像的质量。
在第一方面的一些实施例中，第一透镜组包括至少两个透镜，第一透镜组中的一部分透镜用于汇聚光，第一透镜组中的另一部分透镜用于发散光。
在一个示例中，第一透镜组包括第一双凸镜、第一凸凹镜和第二双凸镜；第二偏振光经第一双凸镜透射进入第一凸凹镜，进入第一凸凹镜的第二偏振光经第一凸凹镜透射进入第二双凸镜，第二偏振光透射第二双凸镜进入第一1/4波片；从第一1/4波片传输来的第一偏振光进入第二双凸镜并透射，透射出的第一偏振光经第一凸凹镜透射至第一双凸镜，第一偏振光透射第一双凸镜进入偏振分光子***。
在另一个示例中，第一透镜组包括第三双凸镜和第二凸凹镜；第二偏振光经第三双凸镜透射进入第二凸凹镜，第二偏振光透射第二凸凹镜进入第一1/4波片；从第一1/4波片传输来的第一偏振光进入第二凸凹镜并透射，第一偏振光透射第三双凸镜进入偏振分光子***。
透过第一透镜组中的光会经过汇聚、发散、汇聚的处理。通过对光的汇聚和发散处理，使得在较大的视场角(field of view，FOV)下光的光程一致，即各个光之间的光程差最小，从而提高最终入眼成像的图像的分辨率，并减小图像传输过程中可能发生的畸变。
在第一方面的一些实施例中，偏振分光子***包括第一偏振分束器；第一偏振分束器为长方体状，第一偏振分束器包括位于中间的第一偏振分束件和位于第一偏振分束件周围的四个第二偏振分束件，第一偏振分束件为长方体状的偏振分束件，第二偏振分束件为三棱柱状的偏振分束件，且第二偏振分束件的底面为等腰直角三角形；第一偏振分束件的每一个侧面均与对应的一个第二偏振分束件的第一侧面贴合，形成正对的第一贴合面和第三贴合面，以及正对的第二贴合面和第四贴合面，第一侧面为第二偏振分束件底面直角所对应的侧面；第一偏振分束器的光路包括：自然光或自然光中的第一偏振光射入第二偏振分束件到达第一贴合面，自然光中的第一偏振光经第一贴合面反射，到达第一图像源，第一偏振光经第一图像源反射成第二偏振光透射过第一贴合面，到达第四贴合面，第四贴合面将第一贴合面透射来的第二偏振光反射至第三贴合面，经第三贴合面透射出第一偏振分束器；第一偏振分束器的光路还包括：自然光或自然光中的第一偏振光射入第二偏振分束件到达第四贴合面，自然光中的第一偏振光透射过第四贴合面，到达第三贴合面，经第三贴合面反射到达并透射过第二贴合面，到达第一图像源，第一偏振光经第一图像源反射成第二偏振光到达第二贴合面，经第二贴合面反射出第一偏振分束器。
第一偏振分束器可利用四个贴合面对第一偏振光、第二偏振光的反射和透射的组合，将第一偏振光和第二偏振光分离。使得使用体积较小的第一偏振分束器(亦可称为四通道式偏振分束器)即可实现第一偏振光和第二偏振光的分离，换言之，通过复用第一偏振分束器进一步缩小了增强现实的装置的体积。
在第一方面的一些实施例中，偏振分光子***还包括位于发光光源与第一偏振分束器之间的第一偏光片，第一偏光片用于滤除入射的自然光中的第二偏振光，输出入射的自然光中的第一偏振光至第一偏振分束器。
利用第一偏光片滤除自然光中的第二偏振光后，可避免未携带虚拟图像信息的第二偏振光对携带虚拟图像信息的第二偏振光生成的图像的清晰度的影响。
在第一方面的一些实施例中，装置还包括：设置在发光光源和偏振分光子***之间的光反射模组，光反射模组用于将入射的自然光反射至偏振分光子***。
在第一方面的一些实施例中，光反射模组包括第一反射片，入射的自然光经第一反射片反射后入射至偏振分光子***。
为了提高最终入眼成像的图像的质量，还可在第一反射片与偏振分光子***之间设置调光透镜；入射的自然光经第一反射片反射后通过调光透镜输入至偏振分光子***。
在第一方面的一些实施例中，偏振分光子***包括第二偏振分束器；第二偏振分束器的光路包括：自然光或自然光中的第一偏振光入射至第二偏振分束器，自然光中的第一偏振光经第二偏振分束器反射至第一图像源，第一偏振光经第一图像源反射成第二偏振光透射出第二偏振分束器。
在第一方面的一些实施例中，偏振分光子***还包括位于光反射模组与第二偏振分束器之间的第二偏光片，第二偏光片用于滤除入射的自然光中的第二偏振光，输出入射的自然光中的第一偏振光至第二偏振分束器。
利用第二偏光片滤除自然光中的第二偏振光后，可避免未携带虚拟图像信息的第二偏振光对携带虚拟图像信息的第二偏振光生成的图像的清晰度的影响。
在第一方面的一些实施例中，上述装置还包括第二图像源(205)、第二光学子***和第二融合子***，第二光学子***的结构与第一光学子***的结构相同或对称，第二光学子***包括第二透镜组、第二1/4波片和第二反射面，第二融合子***的结构与第一融合子***的结构相同或对称；偏振分光子***还用于将入射的自然光中的第二偏振光进行反射，经过反射的第二偏振光进入第二图像源；第二图像源用于将入射的第二偏振光转换成(例如反射成)第一偏振光，第一偏振光进入偏振分光子***；偏振分光子***还用于将第一偏振光传输(例如以反射、透射或折射等方式)至第二光学子***；第二光学子***的光路包括：第一偏振光经第二透镜组透射进入第二1/4波片，并经第二1/4波片传输至第二反射面；在经第二反射面反射之后，经反射的偏振光进入第二1/4波片，经第二1/4波片传输至第二透镜组，并由第二透镜组将经第二1/4波片传输来的第二偏振光透射进入偏振分光子***；偏振分光子***还用于将第二偏振光进行反射，经反射的第二偏振光进入第二融合子***；第二融合子***用于将入射的第二偏振光和入射的第二外部环境光融合，经融合的光入眼成像。
需要说明的是，第一外部环境光与第二外部环境光可以是部分重合的外部环境光，也可以是完全重合的外部环境光，本申请实施例对此不做限定。
偏振分光子***将自然光分为了第一偏振光和第二偏振光，且将第一偏振光经过第一图像源反射得到的第二偏振光引入第一光学子***，将第一光学子***输出的第一偏振光输入第一融合子***；将第二偏振光经过第二图像源反射得到的第一偏振光引入第二光学子***，将第二光学子***输出的第二偏振光输入第二光学子***。从而实现了双眼增强现实的成像。而且，本发明应用于双眼的增强现实的装置共用偏振分光子***，无需为每只眼睛单独设置偏振分光子***，进一步减小了增强现实的装置的体积，并将第一偏振光和第二偏振光分别利用，减小了光损耗。
在第一方面的一些实施例中，第二透镜组包括至少两个透镜，第二透镜组中的一部分透镜用于汇聚光，第二透镜组中的另一部分透镜用于发散光。
在一个示例中，第二透镜组包括第四双凸镜、第三凸凹镜和第五双凸镜；第二偏振光经第四双凸镜透射进入第三凸凹镜，进入第三凸凹镜的第一偏振光经第三凸凹镜透射进入第五双凸镜，第一偏振光透射第五双凸镜进入第一1/4波片；从第一1/4波片传输来的第二偏振光进入第五双凸镜并透射，透射出的第二偏振光经第三凸凹镜透射至第四双凸镜，第二偏振光透射第四双凸镜进入偏振分光子***。
在另一个示例中，第二透镜组包括第六双凸镜和第四凸凹镜；第二偏振光经第六双凸镜透射进入第四凸凹镜，第二偏振光透射第四凸凹镜进入第一1/4波片；从第一1/4波片传输来的第一偏振光进入第四凸凹镜并透射，第一偏振光透射第六双凸镜进入偏振分光子***。
透过第二透镜组中的光会经过汇聚、发散、汇聚的处理。通过对光的汇聚和发散处理，使得在较大的视场角(即FOV)下光的光程一致，即各个光之间的光程差最小。从而提高最终入眼成像的图像的分辨率，并减小图像传输过程中可能发生的畸变。
在第一方面的一些实施例中，偏振分光子***包括输入光反射面、第三偏振分束器、第四偏振分束器、第五偏振分束器、第一偏振光反射面和第二偏振光反射面，第一偏振光反射面与第二偏振光反射面对称设置；自然光经过输入光反射面反射后输入第三偏振分束器，第三偏振分束器将经输入光反射面反射的光分为第一偏振光和第二偏振光，第一偏振光经过第一偏振光反射面反射输出，第二偏振光经过第二偏振光反射面反射输出；第一偏振光反射面输出的第一偏振光经过第四偏振分束器反射至第一图像源，第一图像源将入射的第一偏振光转化成(例如反射成)的第二偏振光反射至第四偏振器，第一图像源转化成的第二偏振光经过第四偏振分束器进入第一光学子***；第二偏振光反射面输出的第二偏振光经过第五偏振分束器反射至第二图像源，第二图像源将入射的第二偏振光转换成(例如反射成)的第一偏振光反射至第五偏振器，第二图像源转化成的第一偏振光经过第五偏振分束器进入第二光学子***。
在第一方面的一些实施例中，偏振分光子***包括第六偏振分束器、第二反射片、第七偏振分束器和第八偏振分束器；自然光入射第六偏振分束器，自然光中的第一偏振光经过第六偏振分束器反射至第七偏振分束器，第七偏振分束器将第六偏振分束器反射来的第一偏振光反射至第一图像源，第一图像源将第一偏振光转化成第二偏振光，第一图像源转化成的第二偏振光透射出第七偏振分束器到达第一光学子***；自然光中的第二偏振光经过第六偏振分束器透射至第二反射片，第二反射片将第六偏振分束器透射来的第二偏振光反射至第八偏振分束器，第八偏振分束器将第二反射片反射来的第二偏振光反射至第二图像源，第二图像源将第二偏振光转化成第一偏振光，第二图像源转化成的第一偏振光透射出第八偏振分束器到达第二光学子***。
在第一方面的一些实施例中，偏振分光子***还包括设置于第六偏振分束器和第二反射片之间的透镜组，透镜组用于微调光场分布。
在第六偏振分束器和第二反射片之间加入透镜组用来对非平行光进行光场分布微调，从而保证到达左眼和右眼的光强的一致性。
在第一方面的一些实施例中，该装置还包括位于发光光源和偏振分光子***之间的匀光子***；匀光子***用于将发光光源发射的自然光处理成混色均匀的自然光。
均光***可混色均匀RGB三色光，输出混色均匀的光，从而提高最终入眼成像的图像的质量，避免色差。在一种示例下，通过共用匀光子***和偏振分光子***，可进一步减小***体积20％，且提升光效率30％以上。
在第一方面的一些实施例中，装置还包括位于发光光源和偏振分光子***之间的扩束子***；扩束子***用于将发光光源发射的自然光的光斑扩大到达偏振分光子***。
在第一方面的一些实施例中，装置还包括位于匀光子***和偏振分光子***之间的扩束子***；扩束子***用于将混色均匀的自然光的光斑扩大到达偏振分光子***。
为了减小增强现实的装置的体积，一般发光光源或匀光子***体积较小，自然光或混色均匀的自然光的光斑也较小，光斑无法到达偏振分光子***，或入射光斑过小，无法均匀分布于偏振分光子***。扩束子***可将光斑扩大到达偏振分光子***，从而实现后续的光的传输和成像。
在第一方面的一些实施例中，第一融合子***包括第一分束器和第一融合面；入射的第一偏振光进入第一分束器后，反射到第一融合面，第一外部环境光入射至第一融合面，与第一偏振光融合，经融合的光透过第一分束器后，入眼成像。
在第一方面的一些实施例中，第一融合子***包括第二分束器、第二融合面和第一波导器；入射的第一偏振光进入第二分束器后，反射到第二融合面，第一外部环境光入射至第二融合面，与第一偏振光融合，经融合的光透过第二分束器进入波导器后，入眼成像。
在第一方面的一些实施例中，第二融合子***包括第三分束器和第三融合面；入射的第二偏振光进入第三分束器后，反射到第三融合面，第二外部环境光入射至第三融合面，与第二偏振光融合，经融合的光透过第一分束器后，入眼成像。
在第一方面的一些实施例中，第二融合子***包括第四分束器、第四融合面和第二波导器；入射的第二偏振光进入第四分束器后，反射到第四融合面，第二外部环境光入射至第四融合面，与第二偏振光融合，经融合的光透过第四分束器进入第二波导器后，入眼成像。
可见，在基于第一透镜组和第一反射面的组合有效扩大FOV的基础上，本申请实施例进一步的结合第一融合子***或第二融合子***，选用与基于第一透镜组和第一反射面的组合有效扩大后的FOV相匹配的第一融合子***或第二融合子***，能够保证入眼后生成的图像中的虚拟图像与真实图像相匹配，进一步提高入眼成像的质量。
第二方面，本申请提供了一种用于增强现实产品的光引擎部件，光引擎部件包括：发光光源、偏振分光子***、第一图像源和第一光学子***，第一光学子***包括第一透镜组、第一1/4波片和第一反射面；发光光源用于发射自然光；偏振分光子***用于将入射的自然光中的第一偏振光进行反射，经过反射的第一偏振光进入第一图像源；第一图像源用于将入射的第一偏振光转化成第二偏振光，第二偏振光进入偏振分光子***；偏振分光子***还用于将第二偏振光传输至第一光学子***；第一光学子***的光路包括：第二偏振光经第一透镜组透射进入第一1/4波片，并经第一1/4波片传输至第一反射面；在经第一反射面反射之后，经反射的偏振光进入第一1/4波片，经第一1/4波片传输至第一透镜组，并由第一透镜组将经第一1/4波片传输来的第一偏振光透射进入偏振分光子***；偏振分光子***还用于将第一偏振光进行反射。
由上可见，携带有虚拟图像信息的第二偏振光传输入第一光学子***，经过第一透镜组和第一1/4波片到达第一反射面，第一反射面将携带有虚拟图像信息的偏振光反射，使携带有虚拟图像信息的偏振光再次经过第一1/4波片和第一透镜组。第一光学子***实现了光路折叠，也就是说对于第一透镜组中的每一个透镜，偏振光会折返通过两次。携带有虚拟图像信息的偏振光与携带有真实图像信息的外部环境光经融合子***后入眼成像。在本技术方案中，使用一个第一透镜组和第一反射面的组合可达到使用两个透镜组的效果，从而减少了一半数量的透镜。而且，在复用偏振分光子***和第一透镜组的基础上，偏振光经过的透镜数量越多，对边缘光的校正能力越强，从而使得成像的视场角越大。在本技术方案中，偏振光经过两次第一透镜组，即经过了双倍的第一透镜组中透镜数目的透镜，从而扩大了视场角。从而，在满足大视场角的条件下，相应的缩小了光引擎部件(亦称为光机)的体积，例如减小光机尺寸30％以上。换言之，在复用偏振分光子***和第一透镜组的基础上，光路折叠，达成了小型化光引擎部件(亦称为光机)的效果。
在第二方面的一些实施例中，第一透镜组包括至少两个透镜，第一透镜组中的一部分透镜用于汇聚光，第一透镜组中的另一部分透镜用于发散光。
在第二方面的一些实施例中，偏振分光子***包括第一偏振分束器；第一偏振分束器为长方体状，第一偏振分束器包括位于中间的第一偏振分束件和位于第一偏振分束件周围的四个第二偏振分束件，第一偏振分束件为长方体状的偏振分束件，第二偏振分束件为三棱柱状的偏振分束件，且第二偏振分束件的底面为等腰直角三角形；第一偏振分束件的每一个侧面均与对应的一个第二偏振分束件的第一侧面贴合，形成正对的第一贴合面和第三贴合面，以及正对的第二贴合面和第四贴合面，第一侧面为第二偏振分束件底面直角所对应的侧面；第一偏振分束器的光路包括：自然光或自然光中的第一偏振光射入第二偏振分束件到达第一贴合面，自然光中的第一偏振光经第一贴合面反射，到达第一图像源，第一偏振光经第一图像源反射成第二偏振光透射过第一贴合面，到达第四贴合面，第四贴合面将第一贴合面透射来的第二偏振光反射至第三贴合面，经第三贴合面透射出第一偏振分束器；第一偏振分束器的光路还包括：自然光或自然光中的第一偏振光射入第二偏振分束件到达第四贴合面，自然光中的第一偏振光透射过第四贴合面，到达第三贴合面，经第三贴合面反射到达并透射过第二贴合面，到达第一图像源，第一偏振光经第一图像源反射成第二偏振光到达第二贴合面，经第二贴合面反射出第一偏振分束器。
在第二方面的一些实施例中，光引擎部件还包括第二图像源和第二光学子***，第二光学子***的结构与第一光学子***的结构相同或对称，第二光学子***包括第二透镜组、第二1/4波片和第二反射面；偏振分光子***还用于将入射的自然光中的第二偏振光进行反射，经过反射的第二偏振光进入第二图像源；第二图像源用于将入射的第二偏振光转换成第一偏振光，第一偏振光进入偏振分光子***；偏振分光子***还用于将第一偏振光传输至第二光学子***；第二光学子***的光路包括：第一偏振光经第二透镜组透射进入第二1/4波片，并经第二1/4波片传输至第二反射面；在经第二反射面反射之后，经反射的偏振光进入第二1/4波片，经第二1/4波片传输至第二透镜组，并由第二透镜组将经第二1/4波片传输来的第二偏振光透射进入偏振分光子***；偏振分光子***还用于将第二偏振光进行反射。
在第二方面的一些实施例中，第二透镜组包括至少两个透镜，第二透镜组中的一部分透镜用于汇聚光，第二透镜组中的另一部分透镜用于发散光。
在第二方面的一些实施例中，偏振分光子***包括输入光反射面、第三偏振分束器、第四偏振分束器、第五偏振分束器、第一偏振光反射面和第二偏振光反射面，第一偏振光反射面与第二偏振光反射面对称设置；自然光经过输入光反射面反射后输入第三偏振分束器，第三偏振分束器将经输入光反射面反射的光分为第一偏振光和第二偏振光，第一偏振光经过第一偏振光反射面反射输出，第二偏振光经过第二偏振光反射面反射输出；第一偏振光反射面输出的第一偏振光经过第四偏振分束器反射至第一图像源，第一图像源将入射的第一偏振光转化成的第二偏振光反射至第四偏振器，第一图像源转化成的第二偏振光经过第四偏振分束器进入第一光学子***；第二偏振光反射面输出的第二偏振光经过第五偏振分束器反射至第二图像源，第二图像源将入射的第二偏振光转化成的第一偏振光反射至第五偏振器，第二图像源转化成的第一偏振光经过第五偏振分束器进入第二光学子***。
在第二方面的一些实施例中，偏振分光子***包括第六偏振分束器、第二反射片、第七偏振分束器和第八偏振分束器；自然光入射第六偏振分束器，自然光中的第一偏振光经过第六偏振分束器反射至第七偏振分束器，第七偏振分束器将第六偏振分束器反射来的第一偏振光反射至第一图像源，第一图像源将第一偏振光转化成第二偏振光，第一图像源转化成的第二偏振光透射出第七偏振分束器到达第一光学子***；自然光中的第二偏振光经过第六偏振分束器透射至第二反射片，第二反射片将第六偏振分束器透射来的第二偏振光反射至第八偏振分束器，第八偏振分束器将第二反射片反射来的第二偏振光反射至第二图像源，第二图像源将第二偏振光转化成第一偏振光，第二图像源转化成的第一偏振光透射出第八偏振分束器到达第二光学子***。
应理解，本申请的第二方面及对应的可实施的设计方式所取得的有益效果参见本申请的第一方面及对应的可实施的设计方式所取得的有益效果，不再赘述。
第三方面，本申请提供了一种增强现实的方法，方法包括：发光光源发射自然光；偏振分光子***将入射的自然光中的第一偏振光进行反射，经过反射的第一偏振光进入第一图像源；第一图像源将入射的第一偏振光转化成(例如反射成)第二偏振光，第二偏振光进入偏振分光子***；偏振分光子***将第二偏振光传输(例如反射、透射或折射等方式)至第一透镜组；入射的第二偏振光经过第一透镜组透射入第一1/4波片；第一1/4波片将透射来的第二偏振光处理为偏振光传输至第一反射面；第一反射面将入射的偏振光反射至第一1/4波片；第一1/4波片将入射的偏振光处理为第一偏振光，并将第一偏振光传输至第一透镜组；第一透镜组将入射的第一偏振光透射入偏振分光子***；偏振分光子***将入射的第一偏振光进行反射，经反射的第一偏振光进入第一融合子***；第一融合子***将入射的第一偏振光和入射的第一外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。
携带有虚拟图像信息的第二偏振光传输入第一光学子***，经过第一透镜组和第一1/4波片到达第一反射面，第一反射面将携带有虚拟图像信息的偏振光反射，使携带有虚拟图像信息的偏振光再次经过第一1/4波片和第一透镜组。第一光学子***实现了光路折叠，也就是说对于第一透镜组中的每一个透镜，偏振光会折返通过两次。携带有虚拟图像信息的偏振光与携带有真实图像信息的外部环境光经融合子***后入眼成像。在本技术方案中，使用一个第一透镜组和第一反射面的组合可达到使用两个透镜组的效果，从而减少了一半数量的透镜。而且，在复用偏振分光子***和第一透镜组的基础上，偏振光经过的透镜数量越多，对边缘光的校正能力越强，从而使得成像的视场角越大。在本技术方案中，偏振光经过两次第一透镜组，即经过了双倍的第一透镜组中透镜数目的透镜，从而扩大了视场角。在满足大视场角的条件下，相应的减小了整个增强现实的装置的体积。
其中，进入第一光学子***的第二偏振光依次进入第一透镜组和第一1/4波片，达到第一反射面；经第一反射面发射之后，又依次进入第一1/4波片和第一透镜组。可减小由于透镜加工过程的微小误差引起的偏振光的偏振态变化，从而提升最终入眼成像的图像的对比度。换言之，第二偏振光经过第一1/4波片，通过第一反射面反射后，直接再进入第一1/4波片，最短的往返路径带来的效果更好，即避免了经过的元器件越多，由于器件的非理想性(比如粗糙度，材料折射率等)所导致偏振态发生略微变化的问题。
根据偏振分光子***反射的、第一光学子***输出的第一偏振光生成的图像的尺寸会过大，难以被人眼接受。第一融合子***可将接收到的偏振分光子***反射的、第一光学子***输出的第一偏振光进行融合处理，保证增强现实的装置的视场角较大，比如，视场角大于50°，第一融合子***可将较大视场角的光限定在比较小的空间，从而将生成的图像的尺寸减小并聚焦，提高入眼成像的图像的清晰度，并减小图像的畸变，从而整体提升入眼成像的图像的质量。
在第二方面的一些实施例中，增强现实的方法还包括：偏振分光子***将入射的自然光中的第二偏振光进行反射，经过反射的第二偏振光进入第二图像源；第二图像源将入射的第二偏振光转化成(例如反射成)第一偏振光，第一偏振光进入偏振分光子***；偏振分光子***将第一偏振光传输至第二透镜组；入射的第一偏振光经过第二透镜组透射入第二1/4波片；第二1/4波片将入射的第一偏振光处理为偏振光传输至第二反射面；第二反射面将入射的偏振光反射至第二1/4波片；第二1/4波片将入射的偏振光处理为第二偏振光，并将第二偏振光传输至第二透镜组；第二透镜组将入射的第二偏振光透射入偏振分光子***；偏振分光子***将入射的第二偏振光进行反射，经反射的第二偏振光进入第二融合子***；第二融合子***将入射的第二偏振光和入射的第二外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。
偏振分光子***将自然光分为了第一偏振光和第二偏振光，且将第一偏振光经第一图像源转换得到的第二偏振光引入第一光学子***，将第一光学子***输出的第一偏振光输入第一融合子***；将第二偏振光经第二图像源转换得到的第一偏振光引入第二光学子***，将第二光学子***输出的第二偏振光输入第二光学子***。从而实现了双眼增强现实的成像。而且，本发明应用于双眼的增强现实的装置共用偏振分光子***，无需为每只眼睛单独设置偏振分光子***，减小了增强现实的装置的体积，并将第一偏振光和第二偏振光分别利用，减小了光损耗。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本发明实施例中一种增强现实的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中一种第一偏振分束器的光路示意图；
图3为本发明实施例中一种融合子***的结构示意图；
图4为本发明实施例中另一种融合子***的结构示意图；
图5为本发明另一实施例中增强现实的装置的结构示意图；
图6为本发明再一实施例中一种增强现实的装置的结构示意图；
图7为本发明再一实施例中的偏振分光子***的光路示意图；
图8为本发明又一实施例中的增强现实的装置的结构示意图；
图9为本发明又一实施例中的偏振分光子***的光路示意图；
图10为本发明实施例中一种AR眼镜的结构示意图；
图11为本发明一实施例中一种增强现实的方法的流程图；
图12为本发明另一实施例中一种增强现实的方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种增强现实的装置，该增强现实的装置可将自然光分光为第一偏振光和/或第二偏振光。其中，第一偏振光与第二偏振光可为偏振矢量相互垂直的偏振光。比如，当第一偏振光为S偏振光时，第二偏振光为P偏振光。当第一偏振光为P偏振光时，第二偏振光为S偏振光。S偏振光的偏振矢量垂直于纸面，P偏振光的偏振矢量平行于纸面。第一偏振光和/或第二偏振光经过图像源后，成为携带有图像的信息的偏振光，偏振光的传输路径利用光路折叠，使得利用一个透镜组传输偏振光，可达到光经过两个透镜组的效果。从而减少了增强现实的装置中设置的透镜数目，减小了增强现实的装置的体积。
本发明实施例中的增强现实的装置可具体实现为AR眼镜或AR头盔等。下面将对增强现实的装置的具体结构进行说明。
图1为本发明实施例中一种增强现实的装置的结构示意图。如图1所示，增强现实的装置包括发光光源101、偏振分光子***104、第一图像源105、第一光学子***106和第一融合子***112。其中，第一光学子***106包括第一透镜组109、第一1/4波片110和第一反射面111。需要说明的是，第一透镜组109的位置与第一1/4波片110的位置可调换，即第一光学子***106可包括从左到右排列的第一1/4波片110、第一透镜组109和第一反射面111。
发光光源101用于发射自然光。具体的，发光光源101可以为发光二极管(LightEmitting Diode，LED)光源、激光二极管光源或有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)光源等发射自然光的光源。比如，LED光源可为包括一个LED的小型光源，也可为包括多个LED的阵列式光源。发光光源也可为发光面板，比如带有LED背光的面板或带有OLED背光的面板等。发光光源可以为发出平行光的光源，也可为发出发散光的光源，可通过为光源设置平行光转换部件，将发散光处理为平行光，以提高最终入眼成像的图像的质量。
偏振分光子***104用于将入射的自然光中的第一偏振光进行反射，经过反射的第一偏振光进入第一图像源105。应当理解的是，发光光源101发射的自然光可以是全部入射到偏振分光子***104，也可以是部分入射到偏振分光子***104，本申请实施例对此不做限定。
如图1和图2所示，偏振分光子***104可包括第一偏振分束器107(亦可称为四通道式偏振分束器)。如图2所示，第一偏振分束器107为长方体状，具体可包括位于中间的第一偏振分束件1071和位于第一偏振分束件1071周围的四个第二偏振分束件1072。第一偏振分束件1071为长方体状的偏振分束件，第二偏振分束件1072为三棱柱状的偏振分束件，且第二偏振分束件1072的底面为等腰直角三角形。第一偏振分束件1071的每一个侧面均与对应的一个第二偏振分束件1072的第一侧面贴合，形成正对的第一贴合面M1和第三贴合面M3，以及正对的第二贴合面M2和第四贴合面M4。第一侧面为第二偏振分束件1072底面直角所对应的侧面。图1所示的是第一偏振分束器107的截面图。
图2为本发明实施例中一种第一偏振分束器107的光路示意图。图2中射入第一偏振分束器107的光包括第一偏振光和第二偏振光。比如，第一偏振光为S偏振光时，第二偏振光为P偏振光。第一偏振光为P偏振光时，第二偏振光为S偏振光。其中，光可从第一偏振分束器107的第一贴合面M1和第四贴合面M4入射。若光从第一贴合面M1入射，则自然光射入第二偏振分束件1072到达第一贴合面M1。自然光中的第一偏振光经第一贴合面M1反射，到达第一图像源105。第一偏振光经第一图像源105反射成第二偏振光透射过第一贴合面M1，到达第四贴合面M4。需要说明的是，第一偏振光经过第一图像源105反射后偏振矢量发生改变，转换为第二偏振光，且经过第一图像源105反射成的第二偏振光携带有虚拟图像信息。第四贴合面M4将第一贴合面M1透射来的第二偏振光反射至第三贴合面M3，经第三贴合面M3透射向右射出第一偏振分束器107。也就是说，向右射出第一偏振分束器107的第二偏振光携带有虚拟图像信息。
自然光中的第二偏振光经第一贴合面M1透射，到达第二贴合面M2。第二偏振光经第二贴合面M2反射，到达第三贴合面M3，并经第三贴合面M3透射，从而向下射出第一偏振分束器107。由于自然光中的第二偏振光未经过第一图像源105，因此从第一偏振分束器107中向下射出的第二偏振光未携带虚拟图像信息。且未携带虚拟图像信息的第二偏振光并不会改变携带虚拟图像信息的第二偏振光生成的图像的内容。
若光从第四贴合面M4入射，则自然光射入第二偏振分束件1072到达第四贴合面M4，自然光中的第一偏振光透射过第四贴合面M4，到达第三贴合面M3，经第三贴合面M3反射到达并透射过第二贴合面M2，到达第一图像源105，第一偏振光经第一图像源105反射成第二偏振光到达第二贴合面M2，经第二贴合面M2反射向右射出第一偏振分束器107。需要说明的是，经过第一图像源105反射成的第二偏振光携带有虚拟图像信息。向右射出第一偏振分束器107的第二偏振光携带有虚拟图像信息。
自然光中的第二偏振光经第四贴合面M4反射，向下射出第一偏振分束器107。由于自然光中的第二偏振光未经过第一图像源105，因此，向下射出第一偏振分束器107的第二偏振光未携带虚拟图像信息。未携带虚拟图像信息的第二偏振光并不会改变携带虚拟图像信息的第二偏振光生成的图像的内容。
为了进一步提高最终入眼成像的图像的清晰度，可将未携带虚拟图像信息的第二偏振光提前滤除。则可在发光光源101与第一偏振分束器107之间增加第一偏光片108。第一偏光片108可滤除自然光中的第二偏振光，且输出自然光中的第一偏振光至第一偏振分束器107。滤除自然光中的第二偏振光后，可避免未携带虚拟图像信息的第二偏振光对携带虚拟图像信息的第二偏振光生成的图像的清晰度的影响。
第一偏振分束器107也可为能够将携带虚拟图像信息的第二偏振光传输至第一光学子***106的其他结构的偏振分束器，并不限于上述结构。比如，第一偏振分束器107还可为只包括第一偏振分束件1071的偏振分束器。改变第一偏振分束器107中偏振分束件的形状以及数目或者增加光学膜片，能够将携带虚拟图像信息的第二偏振光传输至第一光学子***106的偏振分束器在本发明的保护范围内。
由上可见，第一偏振分束器(亦可称为四通道式偏振分束器)可利用四个贴合面对第一偏振光、第二偏振光的反射和透射的组合，将第一偏振光和第二偏振光分离。使得使用体积较小的第一偏振分束器即可实现第一偏振光和第二偏振光的分离，换言之，通过复用第一偏振分束器进一步缩小了增强现实的装置的体积。
在一个示例中，为了提高增强现实的装置最终入眼成像的图像的质量，还可在发光光源101与偏振分光子***104之间增加匀光子***102。匀光子***102用于将发光光源101发射的自然光处理成混色均匀的自然光。具体的，均光***可以为光棒或者透镜阵列(即Lens Array)。均光***的作用在于混色均匀RGB三色光，输出混色均匀的光。光棒中的匀光原理是光在光棒里面多次反射，每次反射都会形成虚拟光源像，多次反射形成二维的虚拟光源矩阵，从而使得光更加的均匀。
在另一个示例中，自然光或混色均匀的自然光的光斑可能较小，无法到达偏振分光子***104，或入射光斑过小，无法均匀分布于偏振分光子***104。若增强现实的装置不包括匀光子***102，可在发光光源101与偏振分光子***104之间增加扩束子***103，从而将自然光的光斑扩大到达偏振分光子***104。若增强现实的装置包括匀光子***102，可在匀光子***102与偏振分光子***104之间增加扩束子***103，从而将混色均匀的自然光的光斑扩大到达偏振分光子***104。图1示出的是包括匀光子***102和扩束子***103的增强现实的装置。
第一图像源105用于将入射的第一偏振光反射成第二偏振光，第二偏振光进入偏振分光子***104。
第一图像源105可为显示面板，显示面板对入射的光进行空间调制以产生光图案(light pattern)，光图案即携带有虚拟图像信息的光。在本发明实施例中，产生的光图案为最终入眼成像的图像中的虚拟图像。显示面板具体可为硅基液晶(Liquid Crystal onSilicon，LCOS)图像源、数字光处理(Digital Light Processing，DLP)图像源或微机械调制器(micro-electro-mechanical systems，MEMS)等图像源。
偏振分光子***104还用于将第二偏振光传输至第一光学子***106。
第一光学子***106的光路包括：第二偏振光经第一透镜组109透射进入第一1/4波片110，并经第一1/4波片110传输至第一反射面111，在经第一反射面111反射之后，经反射的偏振光进入第一1/4波片110，经第一1/4波片110传输至第一透镜组109，并由第一透镜组109将经第一1/4波片110传输来的第一偏振光透射进入偏振分光子***104。由于透镜加工过程中存在些许微小误差，若第二偏振光先进入第一1/4波片110，再进入第一透镜组109，第一1/4波片110处理得到的偏振光在通过第一透镜组109的过程中会影响偏振态的变化，降低最终入眼成像的图像的对比度。本发明实施例中，第二偏振光先进入第一透镜组109，再进入第一1/4波片110，可减小由于透镜加工过程的微小误差引起的偏振光的偏振态变化，从而提升最终入眼成像的图像的对比度。换言之，第一偏振光经过1/4波片，通过第一反射面反射后，直接再进入第一1/4波片，最快的往返带来的效果更好，即避免了经过的元器件越多，由于器件的非理想性，比如粗糙度，材料折射率等，导致偏振态发生略微变化的问题。
需要说明的是，在一个示例中，第一光学子***106中第一透镜组109的位置与第一1/4波片110的位置可以对调。也就是说，对调第一透镜组109的位置与第一1/4波片110的位置后的第一光学子***106的光路包括：第二偏振光经第一1/4波片110处理为偏振光透射入第一透镜组109，并经第一透镜组109传输至第一反射面111，在经第一反射面111反射之后，经反射的偏振光进入第一透镜组109，经第一透镜组109传输至第一1/4波片110，第一1/4波片110将经第一透镜组109传输来的偏振光处理为第一偏振光，并将第一偏振光传输至偏振分光子***104。
第一透镜组109包括至少两个透镜，透镜可为双凸镜、双凹镜、凸凹镜或凹凸镜等异形镜片。但需要注意的是，第一透镜组109中的一部分透镜用于汇聚光，另一部分透镜用于发散光。
比如，第一透镜组109可包括三个透镜，三个透镜为双凸镜、凸凹镜和双凸镜。当偏振分光子***104传输来的偏振光进入第一透镜组109，偏振光依次通过为双凸镜、凸凹镜和双凸镜。当经过第一反射面111反射经过第一1/4波片110传输来的偏振光再次通过第一透镜组109，偏振光依次通过双凸镜、凸凹镜和双凸镜。即透过第一透镜组109中的光会经过汇聚、发散、汇聚的处理。通过对光的汇聚和发散处理，调整光的光程，使得在较大的视场角(即FOV)下光的光程一致，即各个光之间的光程差最小。从而提高最终入眼成像的图像的分辨率，并减小图像传输过程中可能发生的畸变。
又比如，第一透镜组包括双凸镜和凸凹镜。当偏振分光子***104传输来的偏振光进入第一透镜组109，偏振光经双凸镜透射进入凸凹镜，第二偏振光透射凸凹镜进入第一1/4波片；从第一1/4波片传输来的第一偏振光进入凸凹镜并透射，第一偏振光透射双凸镜进入偏振分光子***。偏振光依次通过双凸镜和凸凹镜。即透过第一透镜组109中的光会经过汇聚、发散的处理。通过对光的汇聚和发散处理，调整光的光程，使得在较大的视场角(即FOV)下光的光程一致，即各个光之间的光程差最小。从而提高最终入眼成像的图像的分辨率，并减小图像传输过程中可能发生的畸变。
再比如，第一透镜组包括双凸镜、双凹镜和双凸镜。当偏振分光子***104传输来的偏振光进入第一透镜组109，偏振光依次通过为双凸镜、双凹镜和双凸镜。当经过第一反射面111反射经过第一1/4波片110传输来的偏振光再次通过第一透镜组109，偏振光依次通过双凸镜、双凹镜和双凸镜。即透过第一透镜组109中的光会经过汇聚、发散、汇聚的处理。通过对光的汇聚和发散处理，调整光的光程。
还比如，第一透镜组包括双凸镜、凸凹镜和凹凸镜。当偏振分光子***104传输来的偏振光进入第一透镜组109，偏振光依次通过为双凸镜、凸凹镜和凹凸镜。当经过第一反射面111反射经过第一1/4波片110传输来的偏振光再次通过第一透镜组109，偏振光依次通过凹凸镜、凸凹镜和双凸镜。即透过第一透镜组109中的光会经过汇聚、发散、汇聚的处理。通过对光的汇聚和发散处理，调整光的光程。
第一反射面111可为平面，也可为曲面，在此并不限定。图1中以第一反射面111为平面为例。
偏振分光子***104还用于将第一偏振光进行反射，经反射的第一偏振光进入第一融合子***112。偏振分光子***104在自然光入射时，将自然光分为第一偏振光和第二偏振光。在第一偏振光从第一光学子***106出射时，将出射的第一偏振光反射至第一融合子***112，从而实现了偏振光分光子***的复用，进一步缩减了增强现实的装置的体积。
第一融合子***112用于将入射的第一偏振光和入射的第一外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。第一外部环境光可在第一融合子***112中与第一偏振光融合。需要说明的是，第一融合子***112需选择视场角与携带虚拟图像信息的光的视场角相匹配的融合子***。根据偏振分光子***104反射的、第一光学子***106输出的第一偏振光生成的图像的尺寸会过大，难以被人眼接受。第一融合子***112可将入射的、由偏振分光子***104反射的第一光学子***106输出的第一偏振光进行处理，保证增强现实的装置的视场角较大，比如，视场角大于50°，第一融合子***112可将较大视场角的光限定在比较小的空间，从而将生成的图像的尺寸减小并聚焦，提高入眼成像的图像的清晰度，并减小图像的畸变，从而整体提升入眼成像的图像的质量。
为了方便理解，图1所示的增强现实的装置的光传输路径，可以示意为：光源(101)-匀光子***(102)-扩束子***(103)-第一偏光片(108)-偏振分光子***(104、107)-图像源(105)-偏振分光子***(107)-第一透镜组(109)-第一1/4波片(110)-第一反射面(111)-第一1/4波片(110)-第一透镜组(109)-偏振分光子***(104、107)-第一融合子***(112)。
图3为本发明实施例中一种融合子***(亦称为光融合器)的结构示意图。如图3所示，融合子***可包括第一分束器1121和第一融合面1122。融合子***的作用是将携带虚拟图像的信息的光和携带外部的实体图像的光融合后同步入眼成像。也就是说，可将虚拟图像传输到眼睛，同时不影响外部真实图像的传输。融合子***可采用衍射光波导、反射光波导或自由空间等光融合器技术来实现。
光在融合子***中的光路如图3所示，(1)入射的第一偏振光进入第一分束器1121；(2)第一偏振光经第一分束器1121反射至第一融合面1122；(3)第一外部环境光入射至第一融合面1122；(4)第一外部环境光与第一偏振光融合，经融合的光透过第一分束器1121后，入眼成像。经融合的光携带有虚拟图像信息和外部真实图像信息。在用户的眼睛中成虚拟图像和外部真实图像的融合图像。
图4为本发明实施例中另一种融合子***的结构示意图。如图4所示，融合子***可包括第二分束器1123、第二融合面1124和波导器1125。融合子***的作用是将携带虚拟图像的信息的光和携带外部的实体图像的光融合后同步入眼成像。也就是说，可将虚拟图像传输到眼睛，同时不影响外部真实图像的传输。
光在融合子***中的光路如图4所示，(1)入射的第一偏振光进入第二分束器1123；(2)入射的第一偏振光经第二分束器1123反射到第二融合面1124；(3)第一外部环境光入射至第二融合面1124，(4)第一外部环境光与第一偏振光融合，经融合的光透过第二分束器1123进入波导器1125；(5)经融合的光在波导器1125中发生全反射和衍射后，射出波导器1125，入眼成像。经融合的光携带有虚拟图像信息和外部真实图像信息。在用户的眼睛中成虚拟图像和外部真实图像的融合图像。由于用户从波导器1125接收经融合后的光，且波导器1125发生融合后的光的全反射和衍射，从而使得使用体积较小的第二分束器1123和第二融合面1124结合波导器1125，就能够生成足够尺寸的图像。从而进一步减小了增强现实的装置的体积。
本发明实施例中的第一融合子***112可采用图3或图4所示的融合子***。应理解的是，下文提及的第二融合子***129也可采用图3或图4所示结构的融合子***。
由上可见，携带有虚拟图像信息的第二偏振光传输入第一光学子***106，经过第一透镜组109和第一1/4波片110到达第一反射面111，第一反射面111将携带有虚拟图像信息的偏振光反射，使携带有虚拟图像信息的偏振光再次经过第一1/4波片110和第一透镜组109。第一光学子***106实现了光路折叠，也就是说对于第一透镜组109中的每一个透镜，偏振光会折返通过两次。携带有虚拟图像信息的偏振光与携带有真实图像信息的外部环境光经融合子***后入眼成像。在本技术方案中，使用一个第一透镜组109和第一反射面111的组合可达到使用两个透镜组的效果，从而减少了一半数量的透镜。而且，偏振光经过的透镜数量越多，对边缘光的校正能力越强，从而使得成像的视场角越大。在本技术方案中，偏振光经过两次第一透镜组109，即经过了双倍的第一透镜组109中透镜数目的透镜，从而扩大了视场角。在大视场角的条件下，相应的减小了整个增强现实的装置的体积。
图5为本发明另一实施例中增强现实的装置的结构示意图。图5所示的增强现实的装置与图1所示的增强现实的装置的不同之处在于偏振分光子***104的不同，以及增强现实的装置还可包括光反射模组115。
如图5所示，光反射模组115可设置于发光光源101和偏振分光子***104之间，光反射模组115可将自然光反射至偏振分光子***104。在一个示例中，光反射模组115可包括第一反射片116。自然光可经第一反射片116反射后入射至偏振分光子***。第一反射片116的至少一面为反射面，第一反射片116可为平面反射片，也可为曲面反射片。
在一个示例中，还可在反射片与偏振分光子***之间增加调光透镜117。应理解的是，调光透镜117可以根据实际应用场景选择性的设置。自然光可经第一反射片116反射后通过调光透镜117输入至偏振分光子***104。调光透镜117可对分散的光进行微调，从而提高最终入眼成像的图像的质量。
偏振分光子***104包括第二偏振分束器113。在一个示例中，第二偏振分束器113可为片状偏振分束器。
自然光入射至第二偏振分束器113，自然光中的第一偏振光经第二偏振分束器113反射至第一图像源105，第一偏振光经第一图像源105反射成第二偏振光透射出第二偏振分束器113，从而进入第一光学子***106。需要说明的是，经第一图像源105反射成的第二偏振光携带有虚拟图像信息。也就是说，进入第一光学子***106的第二偏振光携带有虚拟图像信息。
自然光中的第二偏振光透射第二偏振分束器113，向下射入第一融合子***112。自然光中的第二偏振光未经过第一图像源105，因此自然光中的第二偏振光未携带虚拟图像信息。未携带虚拟图像信息的第二偏振光并不会改变携带虚拟图像信息的第二偏振光生成的图像的内容。
为了进一步提高最终入眼成像的图像的清晰度，可将未携带虚拟图像信息的第二偏振光提前滤除。则可在光反射模组与第二偏振分束器113之间增加第二偏光片114。第二偏光片114可滤除自然光中的第二偏振光，且输出自然光中的第一偏振光至第二偏振分束器113。增加第二偏光片114后，射入第二偏振分束器113的光为自然光中的第一偏振光。滤除自然光中的第二偏振光后，可避免未携带虚拟图像信息的第二偏振光对携带虚拟图像信息的第二偏振光生成的图像的清晰度的影响。
图6为本发明再一实施例中一种增强现实的装置的结构示意图。本发明实施例中的增强现实的装置用于双眼成像，增加了与第一图像源105对应的第二图像源124、与第一光学子***106对应的第二光学子***125，以及与第一融合子***112对应的第二融合子***129。第二光学子***125的结构与第一光学子***106的结构相同或对称，第二融合子***129的结构与第一融合子***112的结构相同或对称。其中，第二光学子***125包括第二透镜组126、第二1/4波片127和第二反射面128。
用于双眼成像的增强现实的装置中，共用发光光源101。偏振分光子***104在将入射的自然光中的第一偏振光进行反射，经过反射的第一偏振光进入第一图像源105的基础上，偏振分光子***104还可用于将入射的自然光中的第二偏振光进行反射，经过反射的第二偏振光进入第二图像源124。
在图6中，偏振分光子***104可包括输入光反射面118、第三偏振分束器119、第四偏振分束器122、第五偏振分束器123、第一偏振光反射面120和第二偏振光反射面121，第一偏振光反射面120与第二偏振光反射面121对称设置。在本实施例中，第三偏振分束器119的结构可与第一偏振分束器107的结构相同。此外，图6所示的用于双眼成像的增强现实的装置中，通过共用匀光子***和偏振分光子***104，可减小***体积20％，且提升光效30％以上。
图7为本发明再一实施例中的偏振分光子***104的光路示意图。如图7所示，射入输入光反射面118的为自然光。自然光经过输入光反射面118反射后入射第三偏振分束器119。第三偏振分束器119将经输入光反射面118反射的光分为第一偏振光和第二偏振光。第一偏振光经过第一偏振光反射面120反射输出，第二偏振光经过第二偏振光反射面121反射输出。
第一偏振光反射面120输出的第一偏振光经过第四偏振分束器122反射至第一图像源105。第一图像源105将入射的第一偏振光反射成的第二偏振光反射至第四偏振器。第一图像源105反射来的第二偏振光经过第四偏振分束器122进入第一光学子***106。
进入第一光学子***106的第二偏振光经过第一透镜组109、第一1/4波片110和第一反射面111，射出第一光学子***106的是第一偏振光，且该第一偏振光携带有虚拟图像信息。携带有虚拟图像信息的第一偏振光进入第一融合子***112。第一融合子***112中经融合的光进入用户左眼成像。
第二偏振光反射面121输出的第二偏振光经过第五偏振分束器123反射至第二图像源124。第二图像源124将入射的第二偏振光反射成的第一偏振光反射至第五偏振器。第二图像源124反射来的第一偏振光经过第五偏振分束器123进入第二光学子***125。
进入第二光学子***125的第一偏振光经过第二透镜组126、第二1/4波片127和第二反射面128，射出第二光学子***125的是第二偏振光，且该第二偏振光携带有虚拟图像信息。携带有虚拟图像信息的第二偏振光进入第二融合子***129。第二融合子***129中经融合的光进入用户右眼成像。
第二图像源124用于将入射的第二偏振光反射成第一偏振光，第一偏振光进入偏振分光子***104。
第二图像源124具体可为硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)图像源或数字光处理(Digital Light Processing，DLP)图像源等反射式图像源。第二图像源124可与第一图像源105相同。
偏振分光子***104还用于将第一偏振光传输至第二光学子***125。
第二光学子***125的光路包括：第一偏振光经第二透镜组126透射进入第二1/4波片127，并经第二1/4波片127传输至第二反射面128；在经第二反射面128反射之后，经反射的偏振光进入第二1/4波片127，经第二1/4波片127传输至第二透镜组126，并由第二透镜组126将经第二1/4波片127传输来的第二偏振光透射进入偏振分光子***104。
这里需要说明的是，第二透镜组126、第二1/4波片127和第二反射面128的具体结构可与第一光学子***106中的第一透镜组109、第一1/4波片110和第一反射面111相同。第二透镜组126的内部结构可参见第一透镜组109的相关说明。
偏振分光子***104还用于将第二偏振光进行反射，经反射的第二偏振光进入第二融合子***129。偏振分光子***104在自然光入射时，将自然光分为第一偏振光和第二偏振光。在第二偏振光从第二光学子***106出射时，将出射的第二偏振光反射至第二融合子***112，从而实现了偏振光分光子***的复用，进一步缩减了增强现实的装置的体积。
第二融合子***129用于将入射的第二偏振光和入射的第二外部环境光融合，经融合的光入眼成像。
其中，第一外部环境光与第二环境光部分重合，在极限条件下，第一外部环境光与第二外部环境光还可全部重合。第二融合子***129的具体结构可参见第一融合子***112的结构以及图3、图4中所示的融合子***的结构。在此不再赘述。
本发明实施例中的偏振分光子***104将自然光分为了第一偏振光和第二偏振光，且将第一偏振光引入第一光学子***106，输入第一融合子***112；将第二偏振光引入第二光学子***125，输入第二光学子***125。从而实现了双眼增强现实的成像。而且，本发明应用于双眼的增强现实的装置共用偏振分光子***104，无需为每只眼睛单独设置偏振分光子***104，减小了增强现实的装置的体积，并将第一偏振光和第二偏振光分别利用，减小了光损耗。
图8为本发明又一实施例中的增强现实的装置的结构示意图。图8所示的增强现实的装置与图6所示的增强现实的装置的不同之处在于偏振分光子***104的不同。
如图8所示，偏振分光子***104包括第六偏振分束器130、第二反射片131、第七偏振分束器132和第八偏振分束器133。第二反射片131的至少一面为反射面，第二反射片131可为平面反射片，也可为曲面反射片，本申请对此不做限定。
图9为本发明又一实施例中的偏振分光子***104的光路示意图。如图9所示，自然光入射第六偏振分束器130，自然光中的第一偏振光经过第六偏振分束器130反射至第七偏振分束器132，第七偏振分束器132将第六偏振分束器130反射来的第一偏振光反射至第一图像源105，第一图像源105将第一偏振光反射成第二偏振光，第一图像源105反射出的第二偏振光透射出第七偏振分束器132到达第一光学子***106。
自然光中的第二偏振光经过第六偏振分束器130透射至第二反射片131，第二反射片131将第六偏振分束器130透射来的第二偏振光反射至第八偏振分束器133，第八偏振分束器133将第二反射片131反射来的第二偏振光反射至第二图像源124，第二图像源124将第二偏振光反射成第一偏振光，第二图像源124反射出的第一偏振光透射出第八偏振分束器133到达第二光学子***125。
由于光不是严格的平行光，因此经过第六偏振分束器130再次到达第二反射片131的时候会使光场分布发生变化，导致到达左眼和右眼的时候光强不一致，为了保证到达左眼和右眼的光强的一致性，可以在第六偏振分束器130和第二反射片131之间加入透镜组用来微调光场分布。增添透镜组后，从第六偏振分束器130透射出的光先经过透镜组，再经过第二反射片131反射。该透镜组可包括一个或多个透镜。为了缩减增强现实的装置的体积，该透镜组可只设置一个透镜。
上述增强现实的装置可具体为AR眼镜。图10为本发明实施例中一种AR眼镜的结构示意图。如图10所示，该AR眼镜包括镜腿134、镜架135、左眼镜片137、右眼镜片138和光机(亦称为光引擎部件)136。
其中，镜腿134和镜架135可为金属结构或塑料结构，在此不做限定。且制作镜腿134和镜架135的材质可相同，也可不同。左眼镜片137可与上述实施例的增强现实的装置中的第一融合子***结合，右眼镜片138可与上述实施例的增强现实的装置中的第二融合子***结合。也就是说，左眼镜片137具有第一融合子***的功能，右眼镜片138具有第二融合子***的功能。光机136为上述实施例的增强现实的装置中的光学部件的集成。在AR眼镜被佩戴时，光机136可位于左眼镜片137、右眼镜片138和用户的双眼之间。在一种实现方式下，光机136可包括上述实施例中的发光光源101、偏振分光子***104、第一图像源105、第一光学子***106。在另一种实现方式下，光机136可包括上述实施例中的发光光源101、偏振分光子***104、第一图像源105、第一光学子***106、匀光子***102和扩束子***103。在再一种实现方式下，光机136可包括上述实施例中的发光光源101、偏振分光子***104、第一图像源105、第二图像源124、第一光学子***106、第二光学子***125、匀光子***102和扩束子***103，其中发光光源101为共用的发光光源，以及匀光子***102为共用的匀光子***。应理解的是，光机136的详细介绍参见本申请其他实施例，这里不再赘述。
用户佩戴AR眼镜，通过光机136、左眼镜片137和右眼镜片138，用户的双眼接收携带有虚拟图像信息的光和携带有真实图像信息的光的融合光，从而在用户的双眼中成像，使用户通过AR眼镜看到包括虚拟图像和真实图像的融合图像。
图11为本发明一实施例中一种增强现实的方法的流程图。增强现实的方法可应用于上述实施例中的增强现实的装置。如图11所示，增强现实的方法可包括步骤S201至步骤S211。
在步骤S201中，发光光源发射自然光。
在步骤S202中，偏振分光子***将入射的自然光中的第一偏振光进行反射，经过反射的第一偏振光进入第一图像源。
在步骤S203中，第一图像源将入射的第一偏振光转化成第二偏振光，第二偏振光进入偏振分光子***。
在步骤S204中，偏振分光子***将第二偏振光传输至第一透镜组。
在步骤S205中，入射的第二偏振光经过第一透镜组透射入第一1/4波片。
在步骤S206中，第一1/4波片将透射来的第二偏振光处理为偏振光传输至第一反射面。
在步骤S207中，第一反射面将入射的偏振光反射至第一1/4波片。
在步骤S208中，第一1/4波片将入射的偏振光处理为第一偏振光，并将第一偏振光传输至第一透镜组。
在步骤S209中，第一透镜组将入射的第一偏振光透射入偏振分光子***。
在步骤S210中，偏振分光子***将入射的第一偏振光进行反射，经反射的第一偏振光进入第一融合子***。
在步骤S211中，第一融合子***将入射的第一偏振光和入射的第一外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。
图12为本发明另一实施例中一种增强现实的方法的流程图。增强现实的方法可应用于上述实施例中应用于双眼的增强现实的装置。如图12所示，在图11的基础上，增强现实的方法还可包括步骤S212至步骤S221。
在步骤S212中，偏振分光子***将入射的自然光中的第二偏振光进行反射，经过反射的第二偏振光进入第二图像源。
在步骤S213中，第二图像源将入射的第二偏振光转化成第一偏振光，第一偏振光进入偏振分光子***。
在步骤S214中，偏振分光子***将第一偏振光传输至第二透镜组。
在步骤S215中，入射的第一偏振光经过第二透镜组透射入第二1/4波片。
在步骤S216中，第二1/4波片将入射的第一偏振光处理为偏振光传输至第二反射面。
在步骤S217中，第二反射面将入射的偏振光反射至第二1/4波片。
在步骤S218中，第二1/4波片将入射的偏振光处理为第二偏振光，并将第二偏振光传输至第二透镜组。
在步骤S219中，第二透镜组将入射的第二偏振光透射入偏振分光子***。
在步骤S220中，偏振分光子***将入射的第二偏振光进行反射，经反射的第二偏振光进入第二融合子***。
在步骤S221中，第二融合子***将入射的第二偏振光和入射的第二外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。
本说明书的各个部分均采用递进的方式进行描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点介绍的都是与其他实施例不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例部分的说明即可。
Claims (29)
1.一种增强现实的装置，其特征在于，所述装置包括：发光光源、偏振分光子***、第一图像源、第一光学子***和第一融合子***，所述第一光学子***包括第一透镜组、第一1/4波片和第一反射面；
所述发光光源用于发射自然光；
所述偏振分光子***用于将入射的自然光中的第一偏振光进行反射，经过反射的第一偏振光进入所述第一图像源；
所述第一图像源用于将入射的第一偏振光转化成第二偏振光，所述第二偏振光进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***还用于将所述第二偏振光传输至所述第一光学子***；
所述第一光学子***的光路包括：所述第二偏振光经第一透镜组透射进入所述第一1/4波片，并经所述第一1/4波片传输至所述第一反射面；在经所述第一反射面反射之后，经反射的偏振光进入所述第一1/4波片，经所述第一1/4波片传输至第一透镜组，并由第一透镜组将经所述第一1/4波片传输来的第一偏振光透射进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***还用于将所述第一偏振光进行反射，经反射的第一偏振光进入所述第一融合子***；
所述第一融合子***用于将入射的第一偏振光和入射的第一外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。
2.根据权利要求1所述增强现实的装置，其特征在于，所述第一透镜组包括至少两个透镜，所述第一透镜组中的一部分透镜用于汇聚光，所述第一透镜组中的另一部分透镜用于发散光。
3.根据权利要求1或2所述增强现实的装置，其特征在于，所述偏振分光子***包括第一偏振分束器；
所述第一偏振分束器为长方体状，所述第一偏振分束器包括位于中间的第一偏振分束件和位于所述第一偏振分束件周围的四个第二偏振分束件，所述第一偏振分束件为长方体状的偏振分束件，所述第二偏振分束件为三棱柱状的偏振分束件，且所述第二偏振分束件的底面为等腰直角三角形；所述第一偏振分束件的每一个侧面均与对应的一个所述第二偏振分束件的第一侧面贴合，形成正对的第一贴合面和第三贴合面，以及正对的第二贴合面和第四贴合面，所述第一侧面为所述第二偏振分束件底面直角所对应的侧面；
所述第一偏振分束器的光路包括：所述自然光或所述自然光中的第一偏振光射入第二偏振分束件到达所述第一贴合面，所述自然光中的第一偏振光经所述第一贴合面反射，到达所述第一图像源，所述第一偏振光经所述第一图像源反射成第二偏振光透射过所述第一贴合面，到达所述第四贴合面，所述第四贴合面将第一贴合面透射来的第二偏振光反射至所述第三贴合面，经所述第三贴合面透射出所述第一偏振分束器；
所述第一偏振分束器的光路还包括：所述自然光或所述自然光中的第一偏振光射入第二偏振分束件到达所述第四贴合面，所述自然光中的第一偏振光透射过所述第四贴合面，到达所述第三贴合面，经所述第三贴合面反射到达并透射过所述第二贴合面，到达所述第一图像源，所述第一偏振光经所述第一图像源反射成第二偏振光到达所述第二贴合面，经所述第二贴合面反射出所述第一偏振分束器。
4.根据权利要求3所述增强现实的装置，其特征在于，所述偏振分光子***还包括位于所述发光光源与所述第一偏振分束器之间的第一偏光片，所述第一偏光片用于滤除入射的自然光中的所述第二偏振光，输出入射的自然光中的所述第一偏振光至所述第一偏振分束器。
5.根据权利要求1所述增强现实的装置，其特征在于，所述装置还包括：设置在所述发光光源和偏振分光子***之间的光反射模组，所述光反射模组用于将入射的自然光反射至所述偏振分光子***。
6.根据权利要求5所述增强现实的装置，其特征在于，所述光反射模组包括第一反射片和调光透镜；
所述自然光经所述第一反射片反射后通过调光透镜输入至所述偏振分光子***。
7.根据权利要求5或6所述增强现实的装置，其特征在于，所述偏振分光子***包括第二偏振分束器；
所述第二偏振分束器的光路包括：所述自然光或所述自然光中的所述第一偏振光入射至所述第二偏振分束器，所述自然光中的第一偏振光经所述第二偏振分束器反射至所述第一图像源，第一偏振光经所述第一图像源反射成第二偏振光透射出所述第二偏振分束器。
8.根据权利要求7所述增强现实的装置，其特征在于，所述偏振分光子***还包括位于所述光反射模组与所述第二偏振分束器之间的第二偏光片，所述第二偏光片用于滤除入射的自然光中的所述第二偏振光，输出入射的自然光中的所述第一偏振光至所述第二偏振分束器。
9.根据权利要求1所述增强现实的装置，其特征在于，所述装置还包括第二图像源、第二光学子***和第二融合子***，所述第二光学子***的结构与所述第一光学子***的结构相同或对称，所述第二光学子***包括第二透镜组、第二1/4波片和第二反射面，所述第二融合子***的结构与所述第一融合子***的结构相同或对称；
所述偏振分光子***还用于将入射的自然光中的第二偏振光进行反射，经过反射的第二偏振光进入所述第二图像源；
所述第二图像源用于将入射的第二偏振光转换成第一偏振光，所述第一偏振光进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***还用于将所述第一偏振光传输至所述第二光学子***；
所述第二光学子***的光路包括：所述第一偏振光经第二透镜组透射进入所述第二1/4波片，并经所述第二1/4波片传输至所述第二反射面；在经所述第二反射面反射之后，经反射的偏振光进入所述第二1/4波片，经所述第二1/4波片传输至第二透镜组，并由第二透镜组将经所述第二1/4波片传输来的第二偏振光透射进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***还用于将所述第二偏振光进行反射，经反射的第二偏振光进入所述第二融合子***；
所述第二融合子***用于将入射的第二偏振光和入射的第二外部环境光融合，经融合的光入眼成像。
10.根据权利要求9所述增强现实的装置，其特征在于，所述第二透镜组包括至少两个透镜，所述第二透镜组中的一部分透镜用于汇聚光，所述第二透镜组中的另一部分透镜用于发散光。
11.根据权利要求9或10所述增强现实的装置，其特征在于，所述偏振分光子***包括输入光反射面、第三偏振分束器、第四偏振分束器、第五偏振分束器、第一偏振光反射面和第二偏振光反射面，所述第一偏振光反射面与所述第二偏振光反射面对称设置；
所述自然光经过所述输入光反射面反射后输入所述第三偏振分束器，所述第三偏振分束器将经所述输入光反射面反射的光分为第一偏振光和第二偏振光，第一偏振光经过所述第一偏振光反射面反射输出，第二偏振光经过所述第二偏振光反射面反射输出；
第一偏振光反射面输出的第一偏振光经过所述第四偏振分束器反射至所述第一图像源，所述第一图像源将入射的第一偏振光转化成的第二偏振光反射至所述第四偏振器，所述第一图像源转化成的第二偏振光经过所述第四偏振分束器进入所述第一光学子***；
第二偏振光反射面输出的第二偏振光经过所述第五偏振分束器反射至所述第二图像源，所述第二图像源将入射的第二偏振光转化成的第一偏振光反射至所述第五偏振器，所述第二图像源转化成的第一偏振光经过所述第五偏振分束器进入所述第二光学子***。
12.根据权利要求9或10所述增强现实的装置，其特征在于，所述偏振分光子***包括第六偏振分束器、第二反射片、第七偏振分束器和第八偏振分束器；
所述自然光入射所述第六偏振分束器，所述自然光中的第一偏振光经过所述第六偏振分束器反射至所述第七偏振分束器，所述第七偏振分束器将所述第六偏振分束器反射来的第一偏振光反射至所述第一图像源，所述第一图像源将第一偏振光转化成第二偏振光，所述第一图像源转化成的第二偏振光透射出所述第七偏振分束器到达所述第一光学子***；
所述自然光中的第二偏振光经过所述第六偏振分束器透射至所述第二反射片，所述第二反射片将所述第六偏振分束器透射来的第二偏振光反射至所述第八偏振分束器，所述第八偏振分束器将所述第二反射片反射来的第二偏振光反射至所述第二图像源，所述第二图像源将第二偏振光转化成第一偏振光，所述第二图像源转化成的第一偏振光透射出所述第八偏振分束器到达所述第二光学子***。
13.根据权利要求12所述增强现实的装置，其特征在于，所述偏振分光子***还包括设置于所述第六偏振分束器和所述第二反射片之间的透镜组，所述透镜组用于微调光场分布。
14.根据权利要求1至13中任意一项所述增强现实的装置，其特征在于，所述装置还包括位于发光光源和所述偏振分光子***之间的匀光子***；
所述匀光子***用于将所述发光光源发射的自然光处理成混色均匀的自然光。
15.根据权利要求1至13中任意一项所述增强现实的装置，其特征在于，所述装置还包括位于发光光源和所述偏振分光子***之间的扩束子***；
所述扩束子***用于将所述发光光源发射的自然光的光斑扩大到达所述偏振分光子***。
16.根据权利要求14所述增强现实的装置，其特征在于，所述装置还包括位于所述匀光子***和所述偏振分光子***之间的扩束子***；
所述扩束子***用于将所述混色均匀的自然光的光斑扩大到达所述偏振分光子***。
17.根据权利要求1至16任意一项所述增强现实的装置，其特征在于，所述第一融合子***包括第一分束器和第一融合面；
入射的第一偏振光进入所述第一分束器后，反射到所述第一融合面，第一外部环境光入射至所述第一融合面，与所述第一偏振光融合，经融合的光透过所述第一分束器后，入眼成像。
18.根据权利要求1至16任意一项所述增强现实的装置，其特征在于，所述第一融合子***包括第二分束器、第二融合面和第一波导器；
入射的第一偏振光进入所述第二分束器后，反射到所述第二融合面，第一外部环境光入射至所述第二融合面，与所述第一偏振光融合，经融合的光透过所述第二分束器进入所述第一波导器后，从所述第一波导器射出，入眼成像。
19.根据权利要求9至16任意一项所述增强现实的装置，其特征在于，所述第二融合子***包括第三分束器和第三融合面；
入射的第二偏振光进入所述第三分束器后，反射到所述第三融合面，第二外部环境光入射至所述第三融合面，与所述第二偏振光融合，经融合的光透过所述第一分束器后，入眼成像。
20.根据权利要求9至16任意一项所述增强现实的装置，其特征在于，所述第二融合子***包括第四分束器、第四融合面和第二波导器；
入射的第二偏振光进入所述第四分束器后，反射到所述第四融合面，第二外部环境光入射至所述第四融合面，与所述第二偏振光融合，经融合的光透过所述第四分束器进入所述第二波导器后，从所述第二波导器射出，入眼成像。
21.一种用于增强现实产品的光引擎部件，其特征在于，所述光引擎部件包括：发光光源、偏振分光子***、第一图像源和第一光学子***，所述第一光学子***包括第一透镜组、第一1/4波片和第一反射面；
所述发光光源用于发射自然光；
所述偏振分光子***用于将入射的自然光中的第一偏振光进行反射，经过反射的第一偏振光进入所述第一图像源；
所述第一图像源用于将入射的第一偏振光转化成第二偏振光，所述第二偏振光进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***还用于将所述第二偏振光传输至所述第一光学子***；
所述第一光学子***的光路包括：所述第二偏振光经第一透镜组透射进入所述第一1/4波片，并经所述第一1/4波片传输至所述第一反射面；在经所述第一反射面反射之后，经反射的偏振光进入所述第一1/4波片，经所述第一1/4波片传输至第一透镜组，并由第一透镜组将经所述第一1/4波片传输来的第一偏振光透射进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***还用于将所述第一偏振光进行反射。
22.根据权利要求21所述光引擎部件，其特征在于，所述第一透镜组包括至少两个透镜，所述第一透镜组中的一部分透镜用于汇聚光，所述第一透镜组中的另一部分透镜用于发散光。
23.根据权利要求21或22所述光引擎部件，其特征在于，所述偏振分光子***包括第一偏振分束器；
所述第一偏振分束器为长方体状，所述第一偏振分束器包括位于中间的第一偏振分束件和位于所述第一偏振分束件周围的四个第二偏振分束件，所述第一偏振分束件为长方体状的偏振分束件，所述第二偏振分束件为三棱柱状的偏振分束件，且所述第二偏振分束件的底面为等腰直角三角形；所述第一偏振分束件的每一个侧面均与对应的一个所述第二偏振分束件的第一侧面贴合，形成正对的第一贴合面和第三贴合面，以及正对的第二贴合面和第四贴合面，所述第一侧面为所述第二偏振分束件底面直角所对应的侧面；
所述第一偏振分束器的光路包括：所述自然光或所述自然光中的第一偏振光射入第二偏振分束件到达所述第一贴合面，所述自然光中的第一偏振光经所述第一贴合面反射，到达所述第一图像源，所述第一偏振光经所述第一图像源反射成第二偏振光透射过所述第一贴合面，到达所述第四贴合面，所述第四贴合面将第一贴合面透射来的第二偏振光反射至所述第三贴合面，经所述第三贴合面透射出所述第一偏振分束器；
所述第一偏振分束器的光路还包括：所述自然光或所述自然光中的第一偏振光射入第二偏振分束件到达所述第四贴合面，所述自然光中的第一偏振光透射过所述第四贴合面，到达所述第三贴合面，经所述第三贴合面反射到达并透射过所述第二贴合面，到达所述第一图像源，所述第一偏振光经所述第一图像源反射成第二偏振光到达所述第二贴合面，经所述第二贴合面反射出所述第一偏振分束器。
24.根据权利要求21所述光引擎部件，其特征在于，所述光引擎部件还包括第二图像源和第二光学子***，所述第二光学子***的结构与所述第一光学子***的结构相同或对称，所述第二光学子***包括第二透镜组、第二1/4波片和第二反射面；
所述偏振分光子***还用于将入射的自然光中的第二偏振光进行反射，经过反射的第二偏振光进入所述第二图像源；
所述第二图像源用于将入射的第二偏振光转换成第一偏振光，所述第一偏振光进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***还用于将所述第一偏振光传输至所述第二光学子***；
所述第二光学子***的光路包括：所述第一偏振光经第二透镜组透射进入所述第二1/4波片，并经所述第二1/4波片传输至所述第二反射面；在经所述第二反射面反射之后，经反射的偏振光进入所述第二1/4波片，经所述第二1/4波片传输至第二透镜组，并由第二透镜组将经所述第二1/4波片传输来的第二偏振光透射进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***还用于将所述第二偏振光进行反射。
25.根据权利要求24所述光引擎部件，其特征在于，所述第二透镜组包括至少两个透镜，所述第二透镜组中的一部分透镜用于汇聚光，所述第二透镜组中的另一部分透镜用于发散光。
26.根据权利要求24或25所述光引擎部件，其特征在于，所述偏振分光子***包括输入光反射面、第三偏振分束器、第四偏振分束器、第五偏振分束器、第一偏振光反射面和第二偏振光反射面，所述第一偏振光反射面与所述第二偏振光反射面对称设置；
所述自然光经过所述输入光反射面反射后输入所述第三偏振分束器，所述第三偏振分束器将经所述输入光反射面反射的光分为第一偏振光和第二偏振光，第一偏振光经过所述第一偏振光反射面反射输出，第二偏振光经过所述第二偏振光反射面反射输出；
第一偏振光反射面输出的第一偏振光经过所述第四偏振分束器反射至所述第一图像源，所述第一图像源将入射的第一偏振光转化成的第二偏振光反射至所述第四偏振器，所述第一图像源转化成的第二偏振光经过所述第四偏振分束器进入所述第一光学子***；
第二偏振光反射面输出的第二偏振光经过所述第五偏振分束器反射至所述第二图像源，所述第二图像源将入射的第二偏振光转化成的第一偏振光反射至所述第五偏振器，所述第二图像源转化成的第一偏振光经过所述第五偏振分束器进入所述第二光学子***。
27.根据权利要求24或25所述光引擎部件，其特征在于，所述偏振分光子***包括第六偏振分束器、第二反射片、第七偏振分束器和第八偏振分束器；
所述自然光入射所述第六偏振分束器，所述自然光中的第一偏振光经过所述第六偏振分束器反射至所述第七偏振分束器，所述第七偏振分束器将所述第六偏振分束器反射来的第一偏振光反射至所述第一图像源，所述第一图像源将第一偏振光转化成第二偏振光，所述第一图像源转化成的第二偏振光透射出所述第七偏振分束器到达所述第一光学子***；
所述自然光中的第二偏振光经过所述第六偏振分束器透射至所述第二反射片，所述第二反射片将所述第六偏振分束器透射来的第二偏振光反射至所述第八偏振分束器，所述第八偏振分束器将所述第二反射片反射来的第二偏振光反射至所述第二图像源，所述第二图像源将第二偏振光转化成第一偏振光，所述第二图像源转化成的第一偏振光透射出所述第八偏振分束器到达所述第二光学子***。
28.一种增强现实的方法，其特征在于，所述方法包括：
发光光源发射自然光；
偏振分光子***将入射的自然光中的第一偏振光进行反射，经过反射的第一偏振光进入第一图像源；
所述第一图像源将入射的第一偏振光转化成第二偏振光，所述第二偏振光进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***将所述第二偏振光传输至第一透镜组；
入射的所述第二偏振光经过第一透镜组透射入第一1/4波片；
所述第一1/4波片将透射来的所述第二偏振光处理为偏振光传输至第一反射面；
所述第一反射面将入射的所述偏振光反射至所述第一1/4波片；
所述第一1/4波片将入射的所述偏振光处理为第一偏振光，并将所述第一偏振光传输至第一透镜组；
所述第一透镜组将入射的所述第一偏振光透射入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***将入射的所述第一偏振光进行反射，经反射的第一偏振光进入第一融合子***；
所述第一融合子***将入射的第一偏振光和入射的第一外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。
29.根据权利要求28所述增强现实的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述偏振分光子***将入射的自然光中的第二偏振光进行反射，经过反射的第二偏振光进入第二图像源；
所述第二图像源将入射的第二偏振光转化成第一偏振光，所述第一偏振光进入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***将所述第一偏振光传输至第二透镜组；
入射的所述第一偏振光经过第二透镜组透射入第二1/4波片；
所述第二1/4波片将入射的所述第一偏振光处理为偏振光传输至第二反射面；
所述第二反射面将入射的所述偏振光反射至所述第二1/4波片；
所述第二1/4波片将入射的所述偏振光处理为第二偏振光，并将所述第二偏振光传输至第二透镜组；
所述第二透镜组将入射的所述第二偏振光透射入所述偏振分光子***；
所述偏振分光子***将入射的所述第二偏振光进行反射，经反射的第二偏振光进入第二融合子***；
所述第二融合子***将入射的第二偏振光和入射的第二外部环境光进行融合，经融合的光入眼成像。
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