一种增强现实设备的制作方法

本公开涉及光显示技术领域，尤其涉及一种增强现实设备。

背景技术：

随着科技水平的不断发展和人们生活水平的日益提高，传统的显示设备已经无法满足当下的用户需求。增强现实(augmentreality，ar)设备可以集成虚拟世界以及现实世界，其通过视觉、听觉等多感官模拟信息与真实环境信息的实时叠加，达到超越和增加现实的感官体验，已经越来越广泛地应用于各个领域。

但是，现有的增强显示设备，由于环境光的影响以及显示亮度的不足，导致图像显示的清晰度和分辨率较低，导致显示效果较差。另外，现有增强显示设备的景深往往无法调整，导致用户观看时容易出现眩晕等不良体验，导致用户体验较低。

技术实现要素：

本公开提出了一种增强现实设备，以提高增强现实设备的显示效果，提高用户体验。

根据本公开的一方面，提供了一种增强现实设备，所述设备包括目镜组件和投光组件；所述目镜组件包括：透光片；

第一偏振元件，设置在所述透光片的靠近观察侧的第一表面，被配置为透射第一偏振方向的光且吸收第二偏振方向的光；

第二偏振元件，设置在所述透光片的远离观察侧的第二表面，被配置为透射所述第一偏振方向的光且反射所述第二偏振方向的光；

相位延迟器，设置在所述透光片的远离观察侧的一侧，所述相位延迟器远离所述透光片的一侧设置有反射器件，所述反射器件的反射面朝向所述相位延迟器；

所述投光组件的投光方向朝向所述透光片的第二表面，以及朝向所述透光片和所述相位延迟器之间，沿所述投光方向，在所述投光组件之前设置有光源，所述投光组件依次包括：第一起偏器、第一光开关、第一双折射晶体、第二相位延迟器、第二双折射晶体、第二光开关，所述第一起偏器用于将所述光源发出的光处理为线偏振光，所述第一光开关在打开状态下改变线偏振光的偏振方向，在关闭状态下不改变线偏振光的偏振反向，所述第一双折射晶体对不同偏振方向的线偏振光的折射率不同。

在一种可能的实现方式中，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直。

在一种可能的实现方式中，所述相位延迟器为π/4相位延迟器。

在一种可能的实现方式中，所述第一偏振元件包括透射p光且吸收s光的偏振膜，所述偏振膜覆盖在所述第一表面。

在一种可能的实现方式中，所述第二偏振元件包括透射p光且反射s光的偏振反射膜，所述偏振反射膜覆盖在所述第二表面。

在一种可能的实现方式中，在所述投光组件和所述目镜组件之间，所述设备还包括中继放大单元，用于增大透射光的光束宽度。

在一种可能的实现方式中，所述投光组件还包括控制器，用于控制所述光源，以及用于控制所述第一光开关的打开或关闭。

在一种可能的实现方式中，沿所述投光方向，在所述第二光开关之后，所述投光组件还包括第二起偏器。

在一种可能的实现方式中，所述第一双折射晶体的晶体光轴垂直于所述第二起偏器的偏振化方向，且与所述第一起偏器的偏振化方向成45°夹角，所述第二双折射晶体的晶体光轴垂直于所述第一起偏器的偏振化方向，且与所述第二起偏器的偏振化方向成45°夹角。

在一种可能的实现方式中，所述第二相位延迟器为π/2相位延迟器。

在一种可能的实现方式中，在所述第一双折射晶体和所述第二相位延迟器之间设置有第三双折射晶体，在所述第二双折射晶体和所述第二光开关之间设置有第四双折射晶体。

在一种可能的实现方式中，所述第一双折射晶体的晶体光轴和所述第三双折射晶体的晶体光轴，均垂直于所述第二起偏器的偏振化方向，且均与所述第一起偏器的偏振化方向成第一夹角；

所述第二双折射晶体的晶体光轴和所述第四双折射晶体的晶体光轴，均垂直于所述第一起偏器的偏振化方向，且均与所述第二起偏器的偏振化方向成第二夹角。

根据本公开的各实施例提供的各种实施方式，可以通过所述透光片和所述第一偏振元件和所述第二偏振元件的配合，有效地阻止环境光入射到观察侧，减少甚至避免环境光对观察者的影响，提高显示效果。进一步的，利用所述第一双折射晶体、第二双折射晶体以及设置于第一双折射晶体、第二双折射晶体之间的第二相位延迟器，可以实现多景深的“球面成像”图像输出方式，可以确保图像输出的质量维持在“球面成像”这一高质量输出模式下，图像畸变少，成像清晰度提高。另外，由于自然光传输经过设备中的各偏振元件时会大量的损耗，所以，通过所述第一起偏器将自然光转换为线偏振光，相较于自然光可以减少损耗。同时，通过调节起偏器、双光开关、相位延迟器的偏振态，使两个光开关不管开启或闭合，进入目镜组件的光都为线偏振光(s光)，在此前提下，利用目镜组件的偏振反射器和相位延迟器的组合代替半透半反镜可以有效提高显示亮度，可以进一步提高显示效果，提高用户体验。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出本公开一种实施例提供的一种增强现实设备的结构示意图。

图2示出本公开另一种实施例提供的一种增强现实设备的结构示意图。

图3示出本公开一种实施例提供的所述第一双折射晶体的光路示意图。

图4示出本公开一种实施例提供的所述第二双折射晶体的光路示意图。

图5示出本公开一种实施例提供的所述第二相位延迟器的光路示意图。

图6示出本公开一种实施例提供的所述第一双折射晶体和所述第三双折射晶体的光路示意图。

图7示出本公开一种实施例提供的所述第二双折射晶体和所述第四双折射晶体的光路示意图。

图8示出本公开一种实施例提供的所述目镜组件增加补偿面之后的光路示意图。

图9示出显示图像在第一景深处的mtf曲线。

图10示出显示图像在第一景深处的畸变网格。

图11示出显示图像在第二景深处的mtf曲线。

图12示出显示图像在第二景深处的畸变网格。

附图标记列表

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出本公开一种实施例提供的一种增强现实设备的结构示意图。所述增强现实(ar)设备可以是透明显示器、半透明显示器、透视显示设备、混合现实显示设备、平面显示器、头戴式显示器、车载抬头显示器等类型的增强现实设备中，用户可以在观察侧通过所述目镜组件观看显示设备显示的图像、动态图像等。具体的，如图1所示，所述设备可以包括目镜组件20和投光组件30，所述目镜组件20可以包括：透光片21；

第一偏振元件211，设置在所述透光片21的靠近观察侧的第一表面，被配置为透射第一偏振方向的光且吸收第二偏振方向的光；

第二偏振元件212，设置在所述透光片21的远离观察侧的第二表面，被配置为透射所述第一偏振方向的光且反射所述第二偏振方向的光；

相位延迟器22，设置在所述透光片21的远离观察侧的一侧，所述相位延迟器22远离所述透光片21的一侧设置有反射器件24，所述反射器件24的反射面朝向所述相位延迟器22；

所述投光组件30的投光方向朝向所述透光片21的第二表面，以及朝向所述透光片21和所述相位延迟器22之间，沿所述投光方向，在所述投光组件30之前设置有光源10，即所述光源10的发光方向朝向所述投光组件30，在所述光源10之后，沿所述投光方向所述投光组件30依次可以包括：第一起偏器31、第一光开关32、第一双折射晶体33、第二相位延迟器36、第二双折射晶体35、第二光开关39，所述第一起偏器31可以用于将所述光源10发出的光处理为线偏振光，所述第一光开关32在打开状态下改变线偏振光的偏振方向，在关闭状态下不改变线偏振光的偏振反向，所述第一双折射晶体33对不同偏振方向的线偏振光的折射率不同。

其中，如图1所示，所述透光片21可以向观察侧倾斜预定角度，所述预定角度小于90度。

本公开一种实施例中，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直。

进一步的，本公开一种实施例中，所述第一偏振方向可以是p光的偏振方向，对应的，所述第二偏振方向可以是s光的偏振方向。

进一步的，所述第一偏振元件211可以是透射p光且吸收s光的偏振膜，所述偏振膜211可以覆盖在所述第一表面。

对应的，所述第二偏振元件212可以是透射p光且反射s光的偏振反射膜，所述偏振反射膜212可以覆盖在所述第二表面。

本公开一种实施例中，所述相位延迟器22为π/4相位延迟器。可以用于延迟线偏振光的相位。对应的，所述反射器件24用于反射透过所述相位延迟器22的光线，反射的光线再次经过所述相位延迟器22，形成两次相位延迟，可以实现π/2的相位延迟。

利用上述实施例提供的各实施方式，可以通过所述透光片21和所述第一偏振元件211和所述第二偏振元件212的配合，有效地阻止环境光入射到观察侧，减少甚至避免环境光对观察者的影响，提高显示效果。进一步的，利用所述第一双折射晶体33、第二双折射晶体35以及设置于第一双折射晶体33、第二双折射晶体35之间的第二相位延迟器36，可以实现多景深的“球面成像”图像输出方式，可以确保图像输出的质量维持在“球面成像”这一高质量输出模式下，图像畸变少，成像清晰度提高。由于自然光传输经过设备中的各偏振元件时会大量的损耗，所以，通过所述第一起偏器31将自然光转换为线偏振光，相较于自然光可以减少损耗。同时，通过调节第一起偏器31、双光开关32、39、相位延迟器22的偏振态，使两个光开关32、39不管开启或闭合，进入目镜组件的光都为线偏振光(s光)，在此前提下，利用目镜组件20的偏振反射器(透光片21+第一偏振元件211+第二偏振元件212)和相位延迟器22的组合代替半透半反镜(非偏振元件)可以有效提高显示亮度(理论上显示亮度可以提高4倍，因为经过两次半反半透镜每次会有一半损耗，最后只剩1/4，而偏振反射器会反射s光，经过相位延迟器22和反射器件24后s光变为p光，经偏振反射器透射进入人眼，理论上可全部反射和透射)，可以进一步提高显示效果，提高用户体验。

其中，所述光源10可以是图像光源，比如crt、lcd、pdp、led、oled等显示器。

具体的，上述实施例中，所述第一起偏器31用于将光源10显示的图像光线由自然光转变为线偏振光，第一光开关32用于调节线偏振光的偏振方向，从而使得光源10发出的线偏振光具有不同的偏振方向；第一双折射晶体33用于折射自第一光开关32透过的线偏振光，从而使得不同偏振方向的线偏振光具有不同的折射方向。

自光源10发出的可以包含图像信息的自然光经过所述第一起偏器31的起偏作用下转变为线偏振光，再在所述第一光开关32的调节作用下形成不同的偏振方向，最终在第一双折射晶体33对不同偏振方向的偏振光的不同折射作用下形成双景深的图像显示。

具体地，第一起偏器31能够在自然光状态下光线转变为偏振光，其利用特定材料在光学性质上的各向异性来实现对自然光的起偏。

本例中，第一起偏器31采用偏振片来对光源10发出的包含图像信息的自然光进行起偏，起偏器31既可以采用电气石晶片等微晶型偏振片，也可也采用线栅偏振片等分子型偏振片。

如图1所示，所述第一光开关32连接于所述第一起偏器31，其用于调节第一起偏器31输出的光信号的偏振方向。在第一光开关32打开时，第一光开关32作用于第一起偏器31；当第一光开关32关闭时，第一光开关32对第一起偏器31输出的光信号没有调节作用。

就所述第一光开关32本身结构而言，其可以采用常规结构。本公开一种实施例中，所述第一光开关32可以采用液晶光阀；作为优选，第一光开关32的响应时间设置在10毫秒以下，透光率设置为大于90％的范围。

可以理解，在其他的实施例中，所述第一光开关32还可以采用电光开关、热光开关、声光开关、微机械光开关以及传统机械光开关等其他类型的光开关元件，只要该类型的第一光开关32能够实现对第一起偏器31的方向调节即可；第一光开关32的响应时间以及透光率可以根据实际的工况选择，例如第一光开关32的响应时间设置在10毫秒以上，所述第一光开关32的透光率设置为小于90％的范围。

第一双折射晶体33位于所述第一光开关32与目镜组件20之间的光路上，用于折射偏振光；第一双折射晶体33对不同偏振方向的线偏振光具有不同的折射率，第一双折射晶体33与所述第一光开关32之间的相互配合即可使得作用后的图像光线具有不同的传输方向。

本例中，所述第一双折射晶体33为双折射晶体棱镜；所述第一双折射晶体33可以采用双折射晶体棱镜，可以使得光线在双折射晶体棱镜上的入射表面与双折射晶体棱镜的光轴以及出射表面之间相互平行，不同偏振方向的线偏振光在经过所述第一双折射晶体33时仅仅折射率不同，主光线依然处于重合不错位的状态，并不会产生额外的像差。

进一步地，第一双折射晶体33对o光的折射率为1.6585，对e光的折射率为1.4865。

可以理解，在本公开其他实施例中，第一双折射晶体33也可以除双折射晶体棱镜之外的其他形状，只要该形状和类型的第一双折射晶体33可以对第一光开关32调节后的线偏振光进行折射即可；第一双折射晶体33对不同偏振光(如o光或者e光)还可以采用除上述折射率之外的其他折射率，只要第一双折射晶体33对不同偏振方向的偏振光的折射率不同即可。

在实际使用中，考虑到第一光开关32需要不断的切换自身的开关状态，第一光开关32优选具有较高的响应频率，从而使得第一光开关32具有足够的响应速度来切换自身的启闭状态并适配光源10的不同显示需求。

下面简单阐释上述的增强现实设备可以具有多景深的显示原理：

光源10产生的图像光线通过投光组件30中的第一起偏器31后仅会留存某一特性方向的线偏振光(如寻常光，简称o光)；当第一光开关32开启，该线偏振光(o光)通过第一光开关32的调节作用后即会转变为另一偏振方向的线偏振光(如非常光，简称e光)。而当第一光开关32关闭时，第一光开关32不改变线偏振光的偏振方向，该线偏振光(o光)直接入射至第一双折射晶体33中；

第一双折射晶体33对不同方向的线偏振光的折射率不同；当第一光开关32开启时，第一双折射晶体33以第一折射角对o光进行折射，以o光形式的图像光线再经过目镜组件20的汇聚作用后汇聚至人眼处，从而获得可供用户观察且为第一景深的图像；当第一光开关32关闭时，第一双折射晶体33以第二折射角对e光进行折射，以e光形式的图像光线再经过目镜组件20的汇聚作用后汇聚至人眼处，从而获得可供用户观察且为第二景深的图像，从而实现增强现实设备的双景深显示。

进一步地，当第一光开关32以适当的频率不断刷新时，人眼所察觉的景深可以介于第一景深以及第二景深之间，从而形成景深这一光学参数在第一景深以及第二景深上的可控调节。

需要说明的是，本公开并不限制第一光开关32仅可以实现对o光向e光的方向调节。可以理解，在其他的实施方式中，第一光开关32还可以实现e光向o光的方向调节。

利用上述各实施例所述的投光组件30，通过第一起偏器31、第一光开关32以及第一双折射晶体33，可以利用第一双折射晶体33对不同偏振方向上的偏振光的不同折射效果来形成不同景深的图像，即实现多景深显示。如此可呈现任一深度的虚拟信息，解决了调节辐辏冲突，不仅提高了用户体验度，而且能够更加贴合人眼的观察习惯，能够避免用户在长期观察后出现疲劳、恶心、呕吐等不良反应，可以有效提高用户体验。

本公开一种实施例中，沿所述投光方向，在所述投光组件30之后，所述设备还可以包括中继放大单元34，可以用于放大透射光的光束，起到扩束的作用。

其中，所述中继放大单元34可以用于将第一双折射晶体33透过的线偏振光透射成放大的中继实像，中继放大单元34利用自身的中继放大作用使得投光组件30输出的图像信号可以较为清晰地传输至目镜组件20处，从而使得投光组件30与目镜组件20之间的传输损耗降低，可以实现在较长距离上的图像传输。

进一步地，中继放大单元34的投射比优选为1.6以下，以减少中继放大单元34的结构紧凑性，有效减少整个组件的空间尺度并减少光路空间，为工业设计留更多的余地，使之更符合人体工程学。

本例中，中继放大单元34可以包括四片镜片。等效光路的数据如表1：

表1等效光路数据表

本公开一种实施例中，图9示出显示图像在第一景深处的mtf曲线。图10示出显示图像在第一景深处的畸变网格。图11示出显示图像在第二景深处的mtf曲线。图12示出显示图像在第二景深处的畸变网格。

本例中，出瞳直径10mm，出瞳距离18mm，全视场角为50度。在第一深度和第二深度都获得了极好的成像质量，最大视场畸变小于0.2％，最大视场在截止频率30lp/mm处mtf(调制传递函数，modulationtransferfunction)均大于0.4，第二深度最大视场在截止频率30lp/mm处mtf值更是达到了0.6以上，能够获得极好的光场显示效果。

在本公开的一种实施例中，所述增强现实设备还可以设置有控制器，用于控制所述光源10，以及用于控制所述第一光开关32的打开或关闭。所述控制器可以通过导线等媒介通信连接于第一光开关32以及光源10，其用于同步控制第一光开关32以及光源10的运行状态，并根据光源10所需要显示的景深控制第一光开关32的启闭。本公开一种实施例中，所述控制器可以集成在所述增强现实设备的内部，可以提高整个系统的集成度，有助于整个系统控制功能的实现。

而在本公开其他实施例中，所述控制器也可以设置在所述设备的外部，也即控制单元作为环境元件设置在所述设备的外部，只要该控制器可以与所述第一光开关32以及光源10通信连接并协调控制第一光开关32以及光源10的运行状态即可。

本公开一种实施例中，为了提升图像显示的质量，光源10的分辨率优选为1080p及以上，光源10的亮度优选为5000尼特(nit)以上。将光源10的分辨率以及亮度设置较高，有助于提高图像信息显示的逼真性和用户的体验度，使得虚拟图像信息叠加在真实图像信息上的逼真程度更高。

在本公开一种实施例中，为了保证用户的体验以及考虑到双景深的图像显示，光源10的刷新速率为120hz以上(单景深60hz的两倍及以上)，以使得用户在进行观察时没有闪烁感；及/或，

第一起偏器31的消光比为10000:1以上，以使得第一起偏器31起偏后的偏振光不会同时存在o光以及e光，从而确保用户通过所述目镜组件20可以观察到的图像不会同时存在两个深度，避免图像串扰并提高成像的质量。

在本公开一种实施例中，为了减少第一双折射晶体33的厚度，第一双折射晶体33对o光或e光的折射率差值优选大于0.2，从而缩小折射时对第一双折射晶体33厚度的需求，进一步的减少系统负荷。

当然，所述增强现实设备还可以配设多种功能元件来实现用户体验度的提升，比如可以集成惯性测量单元(inertialmeasurementunit，imu)，控制器控制该惯性测量单元从而检测整机的位姿，进一步提高用户的体验度。

利用上述各实施例所提供的增强现实设备的实施方式，可以通过增强显示设备的投光组件的作用，可以进一步提高显示亮度，并实现景深的可调节，结合上述的目镜组件的各种实施例方法，可以更加有效地提高用户体验。

图8示出本公开一种实施例提供的所述目镜组件增加补偿面之后的光路示意图。本公开一种实施例中，可以在所述反射器件24的远离观察侧的一侧设置补偿面，通过设置所述补偿面，可以使人眼通过目镜组件20观看真实世界时，真实世界的画面无扭曲变形，提高显示效果、显示质量。

本公开一种实施例中，就第二光开关39本身结构而言，其可以采用常规结构，其既可与第一光开关32选用相同的开关器件，也可以与第一光开关32选用不同的开关器件。本实施方式中，考虑到整个组件的互换性，第二光开关39与第一光开关32均采用液晶光阀；作为优选，第二光开关39的响应时间设置在10毫秒以下，第二光开关39的透光率设置为大于90％的范围。

可以理解，在其他的实施方式中，第二光开关39还可以采用电光开关、热光开关、声光开关、微机械光开关以及传统机械光开关等其他类型的光开关元件，只要该类型的光开关元件能够实现对第一起偏器31的方向调节即可；第二光开关39的响应时间以及透光率可以根据实际的工况选择，例如第二光开关39的响应时间设置在10毫秒以上，第二光开关39的透光率设置为小于90％的范围。

结合所述目镜组件的相位延迟器以及反射器件，采用所述投光组件两个光开关的实施方式，可以进一步增加显示亮度。

下面阐释上述具有目镜组件20和具有双晶体的投光组件30增强显示设备具有更高亮度的显示原理：

第一光开关32与第二光开关39的工作状态相同，当第一光开关32与第二光开关39均处于关闭状态时，第一起偏器31起偏后的线偏振光不会被第一光开关32与第二光开关39改变自身的偏振方向，在投射至偏振反射器上时被反射，从而穿过相位延迟器22并实现π/4的相位延迟；线偏振光在实现π/4的相位延迟后被反射器件24反射，再次穿过相位延迟器22并再次实现π/4的相位延迟；线偏振光经过两次π/4的相位延迟叠加后共实现π/2的相位延迟，此时线偏振光转变为与原来振动方向垂直的线偏振光从而透过偏振反射器，并在人眼中成像；

当第一光开关32与第二光开关39均处于开启状态时，第一起偏器31起偏后的线偏振光经过第一光开关32与第二光开关39两次偏振转变作用后会回复到自身的偏振方向上，在投射至偏振反射器上时被反射，从而穿过相位延迟器22并实现π/4的相位延迟；线偏振光在实现π/4的相位延迟后被反射器件24反射，再次穿过相位延迟器22并再次实现π/4的相位延迟；线偏振光经过两次π/4的相位延迟叠加后共实现π/2的相位延迟，此时线偏振光转变为与原来振动方向垂直的线偏振光从而透过偏振反射器，并在人眼中成像。

本公开所述的设备利用第一光开关32、第一起偏器31、第二起偏器391、第二光开关39、相位延迟器22以及反射器件24转变了用于成像的偏振光类型，利用透光片21、第一偏振元件211、第二偏振元件212组成的偏振反射器对不同振动方向上的线偏振光的选择式吸收与反射，提高的图像显示的亮度，在理论上能够提高至传统显示图像亮度的4倍水平，可以进一步有效提高显示质量。

进一步地，考虑到第一光开关32以及第二光开关39的旋光能力有限，第一光开关32以及第二光开关39没有足够的能力将线偏振光经过两次变换后完全转换为初始状态，导致第二光开关39输出的光信号会同时存在两种不同偏振方向的线偏振光，这会导致图像显示的对比度下降；为此，进一步的，如图2所示，本公开一种实施例中，沿所述投光方向，在所述第二光开关39之后，所述投光组件30还包括第二起偏器391。所述第二起偏器391可以位于第二光开关39与所述中继放大单元34之间。

第二起偏器391起到再次起偏的作用，从而可以将第二光开关39为能够完全转化的多余偏振方向的线偏振光滤除，仅留下与初始偏振方向相同的线偏振光，从而保证图像显示的对比度。

进一步地，所述第一起偏器31可以采用偏振片，对应的，所述第二起偏器391也可以采用偏振片。

由于偏振片的偏振能力稳定，有利于整个组件起偏功能的实现，在性价比上也有较大的优势。

可以理解，在其他的实施方式中，相位延迟器22的相位延迟还可以采用除π/4的其他角度，只要相位延迟器22正面和反面所累积的相位延迟总和为π/2即可。

本公开一种实施例中，所述第二相位延迟器36的相位延迟为π/2，可以用于将线偏振光转变为与原来振动方向相垂直的线偏振光。

本公开一种实施例中，所述第一双折射晶体33的晶体光轴331垂直于所述第二起偏器391的偏振化方向，且与所述第一起偏器31的偏振化方向成45°夹角，所述第二双折射晶体35的晶体光轴351垂直于所述第一起偏器31的偏振化方向，且与所述第二起偏器391的偏振化方向成45°夹角。

当第一光开关32关闭之后，第一起偏器31起偏作用之后形成的线偏振光不被第一光开关32转换，此时通过第一双折射晶体33对处于初始状态的线偏振光形成“球面成像”的输出方式；该线偏振光经过第二相位延迟器36后的偏振方向与初始状态垂直，此时通过第二双折射晶体35依然形成“球面成像”的输出方式；总体而言，投光组件30在第一光开关32关闭之后形成“球面成像”的输出方式；

当第一光开关32开启之后，第一起偏器31起偏作用之后形成的线偏振光被第一光开关32转换，此时通过第一双折射晶体33对处于被转换后的线偏振光形成“柱面成像”的输出方式；该线偏振光通过第二相位延迟器36转换为与初始状态振动方向相同的线偏振光，之后通过第二双折射晶体35依然形成“柱面成像”的输出方式，但是经过第一双折射晶体33和第二双折射晶体35形成的柱面互相垂直；总体而言，投光组件30在第一光开关32开启之后形成“球面成像”的输出方式。

图3示出本公开一种实施例提供的所述第一双折射晶体的光路示意图。图4示出本公开一种实施例提供的所述第二双折射晶体的光路示意图。图5示出本公开一种实施例提供的所述第二相位延迟器的光路示意图。如图3、图4、图5所示，进入第一双折射晶体33内的光线沿传播方向301透过第一双折射晶体33；其中，将第一起偏器31起偏后的线偏振光的偏振方向命名为第一方向302，将垂直于第一方向302的方向命名为第二方向303，将第一双折射晶体33的晶体光轴331设置为位于传播方向301与第一方向302所构成的平面内，也即第一双折射晶体33的晶体光轴331优选垂直于第二方向303。

进入第二双折射晶体35内的光线沿传播方向301透过第二双折射晶体35；其中，将第一起偏器31起偏后的线偏振光的偏振方向命名为第一方向302，将垂直于第一方向302的方向命名为第二方向303，将第二双折射晶体35的晶体光轴351设置为位于传播方向301与第二方向303所构成的平面内，也即第二双折射晶体35的晶体光轴351优选垂直于第一方向302。这样，就可以获得更好的图像成像质量。

再进一步地，第一双折射晶体33的晶体光轴331垂直于第二方向303且与第一方向302呈45°角，第二双折射晶体35的晶体光轴351优选垂直于第一方向302且与第二方向303呈45°角。如此，具有最佳的图像成像质量。

进一步地，第二相位延迟器36的光轴361与光线的传播方向301相垂直，并与第一方向302以及第二方向303均呈45度角，从而完成限位延迟功能。

上述各实施例中，利用第一双折射晶体33、第二双折射晶体35以及设置于第一双折射晶体33、第二双折射晶体35之间的第二相位延迟器36来实现多景深的球面成像图像输出方式，可以确保图像输出的质量维持在球面这一高质量输出模式下，图像畸变少，成像清晰度提高。

上述实施例中，所述第一双折射晶体33的晶体光轴331虽然能够垂直于第二方向303，第二双折射晶体35的晶体光轴351虽然能够垂直于第一方向302，但是由于第一双折射晶体33的晶体光轴331并不平行于第一方向302，第二双折射晶体35的晶体光轴351并不平行于第二方向303，这导致利用第一双折射晶体33和第二双折射晶体35进行成像并在定点进行观察时的图像位置无法保持一致，两个景深上的图像会发生错位。

基于此，进一步的，图2示出本公开再一种实施例提供的一种增强现实设备的结构示意图。如图2所示，在所述第一双折射晶体33和所述第二相位延迟器36之间设置有第三双折射晶体37，在所述第二双折射晶体35和所述第二光开关39之间设置有第四双折射晶体38。

本公开一种实施例中，所述第一双折射晶体33的晶体光轴331和所述第三双折射晶体37的晶体光轴371，均垂直于所述第二起偏器391的偏振化方向，且均与所述第一起偏器31的偏振化方向成第一夹角；

所述第二双折射晶体35的晶体光轴351和所述第四双折射晶体38的晶体光轴381，均垂直于所述第一起偏器31的偏振化方向，且均与所述第二起偏器391的偏振化方向成第二夹角。

图6示出本公开一种实施例提供的所述第一双折射晶体和所述第三双折射晶体的光路示意图。图7示出本公开一种实施例提供的所述第二双折射晶体和所述第四双折射晶体的光路示意图。具体的，如图6、图7所示，所述第一双折射晶体33的晶体光轴331与第一方向302形成θ1角度，第三双折射晶体37的晶体光轴371与第一方向302形成θ1角度；

所述第二双折射晶体35的晶体光轴351与第四双折射晶体38的晶体光轴381设置为均垂直于第一方向302，且第二双折射晶体35的晶体光轴351与第二方向303形成θ2角度，第四双折射晶体38与第二方向303形成θ2角度。此时，在两个景深上的图像由于对称分布的位置关系在叠加后的图像能够保持一致，从而消除了图像错位，提高了图像的清晰度。

进一步地，将θ1设置为45°，此时第一双折射晶体33与第三双折射晶体37在折射时的图像对称度最佳，图像的错位消除效果最佳；及/或，

将θ2设置为45°，此时第二双折射晶体35与第四双折射晶体38在折射时的图像对称度最佳，图像的错位消除效果处于最佳状态。

本公开通过调整第一双折射晶体33、第二双折射晶体35、第三双折射晶体37以及第四双折射晶体38的光轴位置，使得不同双折射晶体单元上的图像对称分布，从而使得叠加后的图像能够保持一致，进而消除了图像错位，提高了图像的清晰度。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。