一种增强现实装置、设备及实现增强现实的方法制造方法及图纸

本申请提供了一种增强现实装置、设备及实现增强现实的方法，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。

【技术实现步骤摘要】
一种增强现实装置、设备及实现增强现实的方法
本申请涉及增强现实(AR，AugmentedReality)
，具体而言，涉及一种增强现实装置、设备及实现增强现实的方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供增强现实装置、设备及实现增强现实的方法，能够提升图像光线的光利用效率。第一方面，本专利技术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。结合第一方面，本专利技术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、波片组件中心以及偏振分光镜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。结合第一方面，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术提供了第一方面的第十一种可能的实施方式，其中，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，本专利技术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，本专利技术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。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，本专利技术提供了第一方面的第十四种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：透镜，设置在像源发射图像光线的方向上，位于像源与偏振分光镜之间。结合第一方面，本专利技术提供了第一方面的第十五种可能的实施方式，其中，所述像源为集成光源的像源或单一像源。第二方面，本专利技术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。第三方面，本专利技术提供了实现增强现实的方法，包括：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；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；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；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；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偏振光线本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。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、波片组件中心以及偏振分光镜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。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至6任一项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至6任一项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至6任一项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...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐驰，肖冰，梁晓斌，
申请(专利权)人：杭州太若科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11