本发明涉及显示技术领域，特别涉及的是一种增强现实系统及设备。
背景技术
传统的增强现实显示系统通常采用分束镜或者衍射光栅等器件作为增强现实显示系统的光学虚实合成模块。然而，采用分束镜透镜作为光学虚实合成模块，会造成光能利用率低等问题。具体来说，对于分束镜，难以同时实现虚拟图像光和外界环境光的高光能利用率。由于衍射光栅制作工艺复杂，因而不利于使用衍射光栅实现大尺寸光学虚实合成模块，也不利于衍射光栅大规模应用在增强现实设备中。
技术实现要素：
本发明提供一种反射式增强现实显示系统及设备，以解决现有技术中光能利用率低以及制作工艺复杂的问题。为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
一种反射式增强现实显示系统，其特征在于，包括：
图像源模块，用于生成虚拟图像信息；
偏振切换模块，用来改变入射光的偏振性；
虚实合成模块，包括至少一个液晶膜片，用于反射透过所述偏振切换模块时具有特定偏振特点的虚拟图像进入人眼，所述虚实合成模块的另一侧为外界自然光，可直接透过至人眼内。
在一些具体实施例中，所述液晶膜片中设置有特定手性剂，用于反射特定偏振特性的入射光，即当入射光偏振性与制作液晶膜片时添加的手性剂的手性一致时，所述液晶膜片对入射光呈现反射特性；当入射光偏振性与制作液晶膜片时添加的手性剂的手性不一致时，液晶膜片对入射光呈现透过特性。
在一些具体实施例中，所述液晶膜片具有波长选择性，即当入射光波长与液晶膜片满足反射匹配条件时，入射光才会被反射；当波长匹配条件不满足时，入射光透过液晶膜片。
在一些具体实施例中，所述图像源模块包括偏振分光棱镜以及设置在所述偏振分光棱镜相邻两侧的第一图像源和第二图像源，所述偏振分光棱镜的另一侧设置一四分之一波片。
在一些具体实施例中，所述虚实合成模块包括在所述液晶膜片两侧施加电压的电源模块，用于改变所述液晶膜片的偏振选择性。
在一些具体实施例中，所述液晶膜片为弧度结构。
在一些具体实施例中，所述液晶膜片为弧度结构。
在一些具体实施例中，所述反射式增强现实显示系统还包括一透镜组，所述透镜组设置在所述偏振切换模块与所述虚实合成模块之间。
在一些具体实施例中，所述虚实合成模块包括至少两个叠加设置所述液晶膜片，用于反射出立体的像。
在一些具体实施例中，所述偏振切换模块包括偏振器、线偏振切换器以及四分之一波片，所述偏振器设置在所述图像源模块一侧，所述线偏振切换器与所述四分之一波片位置可互换。
在一些具体实施例中，所述偏振切换模块为一偏振切换器，所述偏振切换器包括一电源模块，通过改变电压从而改变虚像透过偏振切换器的光线偏振性。
本发明根据上述技术方案提供一种反射式增强现实显示设备，包括一头盔支架，以及设置在所述头盔支架上的图像源模块、偏振切换模块以及虚实合成模块，所述虚实合成模块设置在所述图像源模块、所述偏振切换模块以及眼睛的前方，所述反射式增强现实显示设备还包括一电池组，用于为所述图像源模块以及所述图像源模块、偏振切换模块以及所述虚实合成模块提供电能。
通过采用上述技术手段，使其与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本方案中虚实合成模块采用液晶膜片代替传统的分束镜或者衍射光栅等器件，液晶膜片能够选择性的反射特定偏振特点的光，对自然光几乎没有阻挡的全部透过，在液晶膜片的一侧能够同时看见由另一侧透过的真实环境和经过反射显示的虚拟像，且该膜片对自然光的阻挡很小，对特定偏振光反射性很强，因此能有效提高光能的利用率。
(2)本方案制作工艺简单，且各组件技术成熟，制作成本低，有利于在增强显示领域批量生产和推广。
(3)本方案中虚实合成模块采用多片液晶膜片叠加，通过控制不同膜片反射虚像，能够得到多个不同距离的像，当快速切换显示时，能够形成一立体的虚像，成像成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1的增强现实显示系统示意图；
图2为本发明实施例2的增强现实显示系统示意图；
图3为本发明实施例3的增强现实显示系统示意图；
图4为本发明实施例4的增强现实显示系统示意图；
图5为本发明实施例5的增强现实显示系统示意图；
图6为本发明实施例6的增强现实显示系统示意图；
图7为本发明实施例中液晶膜片的选择性反射示意图；
图8为本发明实施例中液晶膜片的波长选择性示意图；
图9为本发明实施例1、3、4中线偏振切换器的功能示意图；
图10为本发明实施例中液晶膜片加电功能变化示意图；
图11为本发明实施例6的圆偏振光生成模块工作示意图；
图12为本发明实施例1的系统工作示意图；
图13为本发明实施例4的系统工作示意图；
图14为本发明实施例5的系统工作示意图；
图15为本发明实施例6的系统工作示意图；
标号说明
1‐第一图像源，1.1‐第二图像源，2‐偏振器，3‐线偏振切换器，4‐四分之一波片，5‐透镜组，6‐第一液晶膜片，7‐第二液晶膜片，8‐人眼，9‐第三液晶膜片，10‐第三液晶膜片，16‐圆偏振光生成模块，20‐偏振分光棱镜。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
实施例1
请参阅图1，包括第一图像源1，偏振器2，线偏振切换器3，四分之一波片4，透镜组5和第一液晶膜片6和第二液晶膜片7，第一液晶膜片6和第二液晶膜片7除了添加的手性剂的手性方向相反之外，其他组成成分均保持一致。
第一图像源1显示虚拟图像信息，线偏振器2用于将来自图像源的光转换成线偏振光。
线偏振切换器3用于将入射线偏振的偏振方向改变90°，以及控制偏振切换功能，即可以人为地控制线偏振切换器3在具有和不具有偏振切换功能之间切换；线偏振切换器3和四分之一波片4的位置可以互换。
图7是液晶膜片偏振选择性的一个说明实例。假定图7上的液晶膜片所添加的手性剂为右旋型，如图7(a)，当入射光为右旋圆偏振光时，该入射光被反射，且反射光依旧是右旋偏振光；如图7(b)当入射光为左旋圆偏振光时，入射光直接透射液晶膜片，且透射光依旧是左旋圆偏振光；如图7(c)所示，液晶膜片所添加的手性剂为左旋型，当入射光为左旋圆偏振光时，该入射光被反射，且反射光依旧是左旋圆偏振光；7(d)所示，当入射光为右旋圆偏振光时，入射光直接透射液晶膜片，且透射光依旧是右旋圆偏振光。
参见图9，该图是实施例1中使用的线偏振切换器3的一个实例，该实例用以说明线性偏振器3的偏振切换功能。当线偏振切换器3不施加电压时，线偏振切换器3将入射线偏振光偏振方向改变90°，当线偏振切换器3施加电压时，线偏振切换器3不改变入射线偏振光偏振方向。
四分之一波片4用于将来自线偏振切换器3的线偏振光转换成圆偏光。
透镜组5用于将图像源显示的图像成虚像，可由一个或多个透镜组成。
第一液晶膜片6和第二液晶膜片7组成实施例2增强现实显示系统中的光学虚实合成模块，该模块既将第一图像源1显示的图像反射至人眼，同时，外界环境光透过该模块进入人眼，从而实现增强现实。第一液晶膜片6和第二液晶膜片7具有相同的波长选择性，但具有相反的偏振选择性。
第一液晶膜片6和第二液晶膜片7的形状可以是弧面或平面。
在实施例1中，增强现实显示系统还包括电压控制模块，该电压控制模块控制线偏振切换器3，将该电压控制模块的驱动信号2倍频之后控制第一图像源1图像显示。
为了便于解释和说明实施例1，假定液晶膜片6反射左旋入射光，对右旋入射光显示透射特性；液晶膜片7反射右旋入射光，对左旋入射光显示透射特性。假定偏振片2和线偏振切换器3已经调整成：当线偏振切换器3不施加电压时，来自第一图像源1的图像光经过线偏振切换器3和四分之一波片4之后转换成左旋圆偏振光；当线偏振切换器3施加电压时，来自第一图像源1的图像光经过线偏振切换器3和四分之一波片4之后转换成右旋圆偏振光。
具体地，当线偏振切换器3不施加电压时，按照上一段说明的假定，入射至透镜组5的光为左旋圆偏振光，于是，该时刻显示的图像被液晶膜片6反射至人眼。在下一时刻，由于此时线偏振切换器3施加电压，此时入射至透镜组5的光为右旋圆偏振光，由于液晶膜片6反射左旋圆偏振光而透射右旋圆偏振光，所以这一时刻的图像将直接透过液晶膜片6，而在与液晶膜片6偏振选择特性相反的偏振膜片7上反射。
在图12中，图a表示在某一时刻第一个液晶膜片6反射图像源显示的图像，图b则表示，在下一时刻，图像源显示的图像直接透过液晶膜片6而在液晶膜片7上反射至人眼。外界环境光由于波长、偏振与第一液晶膜片6和第二液晶膜片7不匹配，因而几乎直接透过偏振膜片6、7直接进入人眼。系统依上述步骤，第一图像源1显示的图像分别在第一液晶膜片6和第二液晶膜片7上反射至人眼。
因为第一液晶膜片6和第二液晶膜片7处在距离图像源不同距离的位置，所以，第一液晶膜片6和第二液晶膜片7将不同时刻图像源显示的图像反射至距离人眼不同的深度。由于人眼的视觉暂留特性，当不同深度图像刷新频率足够快时，人脑就会觉得不同深度的图像同时存在。这样，就实现了具有两个深度的二平面增强现实显示。
实施例2
图2示出本发明实施例2的增强现实显示系统，包括第一图像源1，第二图像源1.1，偏振分光棱镜3，四分之一波片4，透镜组5，第一液晶膜片6和第二液晶膜片7，第一液晶膜片6和第二液晶膜片7除了添加的手性剂的手性方向相反之外，其他组成成分均保持一致。
第一图像源1、第二图像源1.1用于显示虚拟图像信息，第一图像源1和第二图像源1.1尽可能平行于偏振分光棱镜表面。
偏振分光棱镜20一方面反射第一图像源1发出的光至透镜组5，另一方面透射第二图像源1.1发出的光至透镜组5。由偏振分光棱镜20的工作原理及性质可知，第一图像源1和第二图像源1.1的发出的光分别经反射和透射后为线偏振光，且偏振方向相互垂直。
本实施中：
四分之一波片4用于将来自偏振分光棱镜3的线偏振光转换成圆偏光。
透镜组5用于将第一图像源1、第二图像源1.1显示的图像成虚像，可由一个或多个透镜组成。
第一液晶膜片6和第二液晶膜片7组成本实施例中增强现实显示系统中的光学虚实合成模块，该模块既将第一图像源1、第二图像源1.1显示的图像反射至人眼，同时，外界环境光透过该模块进入人眼，从而实现增强现实。第一液晶膜片6和第二液晶膜片7具有相同的波长选择性，但具有相反的偏振选择性。
第一液晶膜片6和第二液晶膜片7的形状可以是弧面形状，平面形状等。
在实施例中，第一图像源1和第二图像源1.1与偏振分光棱镜的距离可以相同也可以不同，第一图像源1、第二图像源1.1与透镜组5的距离均小于透镜组5的一倍焦距。
为了便于解释和说明实施例2，假定四分之一波片4已经经过调整，使得第一图像源1发出的光经过偏振分光棱镜3反射，再透过四分之一波片4之后为左旋偏振光，假定液晶膜片6反射左旋偏振光，透射右旋偏振光；液晶膜片7反射右旋偏振光，透射左旋偏振光。由于第二图像源1.1发出的光透射偏振分光棱镜3和四分之一波片4之后与第一图像源1发出光经偏振分光棱镜3反射后偏振方向相互垂直，所以，第二图像源1.1发出的光透射偏振分光棱镜3，再透过四分之一波片4变成右旋偏振光。
具体地，参阅图2，按照上面的假定，第一图像源1发出的光经过偏振分光棱镜3反射之后，变成线偏振光，该图像光再经过四分之一波片4之后被转换成左旋偏振光，于是，第一图像源1显示的图像直接透过液晶膜片7而在液晶膜片6上被反射至人眼。第二图像源1.1发出的光透射偏振分光棱镜3，再经过四分之一波片4之后被转换成右旋偏振光，于是，第二图像源1.1显示的图像直接在液晶膜片7上被反射至人眼。由于第一图像源1、第二图像源1.1与透镜组5的距离不同，所以透镜组5将第一图像源1、第二图像源1.1分别显示的图像成像在不同的深度，于是，人眼通过第一液晶膜片6和第二液晶膜片7能同时看到处于不同深度两幅图像。这样，就实现了具有两个深度的二平面增强现实显示。
实施例3
请参阅图3，包括第一图像源1，偏振器2，线偏振切换器3，四分之一波片4，第一液晶膜6和第二液晶膜7。
第一图像源1用于显示虚拟图像信息，线偏振器2用于将来自图像源的光转换成线偏振光。
实施例3中使用的线偏振切换器3与实施例1中使用的线偏振切换器3一致。
四分之一波片4用于将来自线偏振切换器的3的线偏振光转换成圆偏振光。
第一液晶膜6与上述实例具有相同的偏振选择性功能。即当入射光偏振性与制作液晶膜片时添加的手性剂的手性一致时，液晶膜片对入射光呈现反射特性；当入射光偏振性与制作液晶膜片时添加的手性剂的手性相反时，液晶膜片对入射光呈现透过特性。
第一液晶膜6的形状为弧形，因此，第一液晶膜6兼具偏振选择性功能和透镜功能。
第二液晶膜7一方面用于反射透过第一液晶膜6的图像光，另一方面用于透射外界环境光。
在本实施例中，弧形第一液晶膜6和第二液晶膜7可以具有相同的曲率，也可以具有不同的曲率，第一图像源1与弧形第一液晶膜6和第二液晶膜7的距离均小于它们的曲率半径。
进一步的，增强现实显示系统还包括电压控制模块，该电压控制模块控制线偏振切换器3，将该电压控制模块的驱动信号2倍频之后控制第一图像源1图像显示。
为了便于解释和说明本实施例，假定第一液晶膜6反射左旋入射光，对右旋入射光显示透射特性；对偏振片2和线偏振切换器3进行调整成：当线偏振切换器3不施加电压时，来自第一图像源1的图像光经过线偏振切换器3和四分之一波片4之后转换成左旋圆偏振光；当线偏振切换器3施加电压时，来自第一图像源1的图像光经过线偏振切换器3和四分之一波片4之后转换成右旋圆偏振光。
具体地，当线偏振切换器3不施加电压时，按照上一段说明的假定，来自第一图像源1的光透过四分之一波片4后被转换成左旋圆偏振光，该时刻显示的图像被第一液晶膜6反射至人眼。在下一时刻，由于此时线偏振切换器3施加电压，此时来自第一图像源1的光透过四分之一波片4后被转换成右旋圆偏振光，由于第一液晶膜6反射左旋圆偏振光而透射右旋圆偏振光，所以这一时刻的图像将直接透过第一液晶膜6，而被第二液晶膜7反射。由于第二液晶膜7不改变反射光的偏振性，所以，反射光依旧是右旋偏振光，该右旋偏振光仍将直接透过第一液晶膜6，从而被人眼接收。
因为第一图像源1与第一液晶膜6和第二液晶膜7有不同的距离，且距离均小于它们的一倍曲率半径，所以，第一液晶膜6和第二液晶膜7将不同时刻图像源显示的图像反射至距离人眼不同的深度。由于人眼的视觉暂留特性，当不同深度图像刷新频率足够快时，人脑就会觉得不同深度的图像同时存在。这样，就实现了具有两个深度的二平面增强现实显示。
实施例4
请参阅图4，包括第一图像源1，偏振器2，线偏振切换器3，四分之一波片4，透镜组5和第一液晶膜片6、第二液晶膜片7、眼睛8、第三液晶膜片9、第三液晶膜片10。
参见图10，该图显示了方案设计中使用的液晶膜片在加电情形下功能变化。当液晶膜片加上合适的电压时，不论左旋圆偏振光还是右旋圆偏振光，均直接透射过液晶膜片。
在本实施例中，第一图像源1用于显示虚拟图像信息，线偏振器2用于将来自图像源的光转换成线偏振光；线偏振切换器3与实施例1中使用的线偏振切换器3一致；四分之一波片4用于将来自线偏振切换器的3的线偏振光转换成圆偏振光；透镜组5用于接收来自快速偏振切换模块的光，将图像源显示的图像成虚像后输出，可由一个或多个透镜组成。
第一液晶膜片6、第二液晶膜片7、第三液晶膜片9、第三液晶膜片10组成增强现实显示系统中的光学虚实合成模块，既将第一图像源1显示的图像反射至人眼，同时，外界环境光透过光学虚实合成模块进入人眼，从而实现增强现实。四个液晶膜片中其中两个和另外两个具有相反的偏振选择性，且每个液晶膜片具有相同的波长选择性。光学虚实合成模块中的液晶膜片的形状可以是弧面形状或平面形状。
进一步的，本实施例中还包括增强现实显示系统还包括线偏振切换器3电压控制模块、液晶膜片电压控制模块、第一图像源1图像显示驱动模块。
为了便于解释和说明本实施例，假定第一液晶膜片6、第二液晶膜片7反射左旋入射光，对右旋入射光显示透射特性；第三液晶膜片9、第四液晶膜片10反射右旋入射光，对左旋入射光显示透射特性。假定偏振片2和线偏振切换器3已经调整成：当线偏振切换器3不施加电压时，来自第一图像源1的图像光经过线偏振切换器3之后转换成左旋圆偏振光；当线偏振切换器3施加电压时，来自第一图像源1的图像光经过线偏振切换器3之后转换成右旋圆偏振光。
具体地，请参阅图13，假定第一液晶膜片6、第三液晶膜片9施加合适的控制电压。
第一幅图表示某一时刻液晶膜片6反射第一图像源1显示的图像，此时，线偏振3没有施加电压。第二幅图，也就是下一时刻，线偏振切换器3仍旧没有施加电压，因此，入射至透镜组5的图像光依旧是左旋圆偏振光，对第一液晶膜片6施加合适的驱动电压使其不具有偏振选择性。于是，第一图像源1该时刻显示的第二幅图像直接透过第一液晶膜片6，而在具有与第一液晶膜片6相同偏振选择性的第二液晶膜片7上发生反射。第三幅图，也就是再下一时刻，对线偏振切换器3施加合适的电压，于是，入射至透镜组5的图像光变成右旋圆偏振光。因为偏振选择性，该时刻第一图像源1显示的第三幅图像直接透过第一液晶膜片6、第二液晶膜片7，而在第三液晶膜片9上发生发射并被人眼所观察。该时刻结束时，施加在线偏振切换器3上的电压不撤销。第四幅图，也就是再下一时刻，由于线偏振切换器3上施加未撤销，于是，入射至透镜组5的图像光依旧是右旋圆偏振光。因为液晶膜片的偏振选择性，第一图像源1显示的第四幅图像将直接透过第一液晶膜片6、第二液晶膜片7，由于第三液晶膜片9被施加电压而对右旋圆偏振光不具有反射特性，因此，第四幅图像将直接透过第三液晶膜片9而在第四液晶膜片10上发生反射。系统依上述步骤，第一图像源1显示的图像分别在不同的液晶膜片上反射至人眼8。
因为第一液晶膜片6、第二液晶膜片7、第三液晶膜片9、第四液晶膜片10处在距离图像源不同距离的位置，所以，每片液晶膜片将不同时刻图像源显示的图像反射至不同的深度。由于人眼的视觉暂留特性，不同深度的液晶膜片反射的刷新速率足够快时，人脑就会觉得不同深度的图像源显示的图像同时存在。这样，就实现了具有四个深度的多平面增强现实显示。
实施例5
请参阅图5，本实施例中增强现实系统包括第一图像源1，偏振器2，四分之一波片4，透镜组5和若干个液晶膜片形成的液晶膜片组11。其中，第一图像源1用于显示虚拟图像信息，线偏振器2用于将来自图像源的光转换成线偏振光；四分之一波片4用于将来自线偏振器的2的线偏振光转换成圆偏振光；透镜组5用于接收来自四分之一波片4的光，将图像源显示的图像成虚像后输出，可由一个或多个透镜组成。
液晶膜片组11作为增强现实显示系统中的光学虚实合成模块，由n个液晶膜片组成，分别记为p1、p2……pn‐1、pn。液晶膜片组11既将第一图像源1显示的图像反射至人眼，同时，外界环境光透过液晶膜片组11进入人眼，从而实现增强现实。液晶膜片组11中的所有n个液晶膜片具有相同的偏振选择性和波长选择性，其中n为大于1的自然数。
参见图10，该图显示了方案设计中使用的液晶膜片在加电情形下功能变化。当液晶膜片加上合适的电压时，不论左旋圆偏振光还是右旋圆偏振光，均直接透射过液晶膜片。
进一步的，在本实施例中，增强现实显示系统还包括电压控制模块，该电压控制模块时序地控制液晶膜片组11中的n个液晶膜片。
为了便于解释和说明实施例5，假定液晶膜片组11中所有的液晶膜片均反射左旋偏振光，透射右旋偏振光；偏振器2和四分之一波片4已经调整为将第一图像源1发出的光转换成左旋偏振光。
针对实施例5，有两种可行方案。
方案一
在时刻k，液晶膜片组11中液晶膜pk(pk表示液晶膜片组11中液晶膜片p1、p2……pn中的某一个液晶膜片，1<k<n)用于反射图像源显示的图像，在该时刻，p1、p2……pk‐1均被施加合适的电压而不具有偏振选择性，pn、pn‐1……pk+1、pk均不施加电压。此时，第一图像源1发出的光经过偏振器2、四分之一波片4转换成左旋偏振光之后，直接透过因被施加电压而失去偏振选择性的液晶膜片，直至在未被施加电压的液晶膜片pk上反射。由于液晶膜片几乎不改变旋性，所以，反射光继续透过之前经过的被施加电压的液晶膜片pk‐1……p2、p1并被人眼接收。由于pn、pn‐1……pk+1具有波长选择性和偏振选择性，所以外界环境光几乎透过未施加电压的液晶膜片pn、pn‐1……pk+1、pk，并直接透过被施加合适电压的液晶膜片pk‐1……p2、p1而进入人眼。
在图14中，第一幅图表示某一时刻液晶膜片组11中第一片液晶膜片p1反射第一图像源1显示的图像，在这一时刻，所有的液晶膜片均不施加电压，外界环境光由于波长选择性和偏振选择性而透过所有液晶膜片而直接被人眼接收。第二幅图，也就是下一时刻，液晶膜片p1被施加合适电压而不具有偏振选择性，液晶膜片p2、p3、p4……pn均不施加电压。于是，第一图像源1该时刻显示的第二幅图像直接透过液晶膜片p1而在液晶膜片p2上发生反射。外界环境光由于波长选择性和偏振选择性而依次透过液晶膜片pn、pn‐1……p2以及被施加合适电压而不具有偏振选择性的p1。第三幅图，也就是经过n‐3个显示时刻，电压驱动模块对液晶膜片p1、p2……pn‐2同时施加电压，于是液晶膜片p1、p2……pn‐2此时不具有偏振选择性，液晶膜片pn‐1、pn均不施加电压，第一图像源1发出的光直接透过液晶膜片p1、p2……pn‐2而在液晶膜片pn‐1上发生反射，反射光再次依次直接透过液晶膜片pn‐2……、p2、p1而进入人眼。外界环境光由于波长选择性和偏振选择性而依次透过液晶膜片pn、pn‐1以及被施加合适电压而不具有偏振选择性的液晶膜片pn‐2……、p2、p1。第四幅图，也就是下一时刻，电压驱动模块对液晶膜片p1、p2……pn‐1同时施加电压，于是液晶膜片p1、p2……pn‐1此时不具有偏振选择性，液晶膜片pn不施加电压，第一图像源1发出的光直接透过液晶膜片p1、p2……pn‐1而在液晶膜片pn上发生反射，反射光再次直接透过液晶膜片pn‐1……p2、p1而进入人眼。因此，在该时刻，人眼通过液晶膜片pn的反射看到第一图像源1显示的图像。外界环境光由于波长选择性和偏振选择性而依次透过液晶膜片pn以及被施加合适电压而不具有偏振选择性的液晶膜片pn‐1、pn‐2……、p2、p1。
因为液晶膜片p1、p2……pn‐1、pn处在与透镜组5不同距离的位置，所以，液晶膜片p1、p2……pn‐1、pn将不同时刻第一图像源1显示的图像反射至不同的深度。由于人眼的视觉暂留特性，不同深度的液晶膜片反射的刷新速率足够快时，人脑就会觉得不同深度的第一图像源1显示的图像同时存在。这样，就实现了具有n个深度的多平面增强现实显示。
方案二
具体地，在任意一个时刻，液晶膜片组11中只有一个液晶膜片未被施加电压，其余液晶膜片均被施加合适的电压而不具有偏振选择性。此时，第一图像源1发出的光经过偏振器2、四分之一波片4转换成左旋偏振光之后，直接透过因被施加电压而不具有偏振选择性的液晶膜片，直至在未被施加电压的液晶膜片上反射。由于液晶膜片几乎不改变旋性，所以，反射光继续透过之前经过的被施加电压的液晶膜片并被人眼接收。外界环境光则直接透过液晶膜片组11而进入人眼。
在图14中，14a表示某一时刻液晶膜片组11中第一片液晶膜片p1反射第一图像源1显示的图像，在这一时刻，其余所有的液晶膜片均施加合适电压，外界环境光几乎直接透过所有液晶膜片而直接被人眼接收。14b，也就是下一时刻，液晶膜片p1、p3、p4……pn均被施加合适电压而不具有偏振选择性。于是，第一图像源1该时刻显示的第二幅图像直接透过液晶膜片p1而在液晶膜片p2上发生反射。外界环境光依次透过液晶膜片pn、pn‐1……p2、p1被人眼接收。14c，也就是经过n‐3个显示时刻，电压驱动模块对除液晶膜片p1、p2……pn‐2同时施加电压，于是液晶膜片p1、p2……pn‐2此时不具有偏振选择性，第一图像源1发出的光直接透过液晶膜片p1、p2……pn‐2而在液晶膜片pn‐1上发生反射，反射光再次依次直接透过液晶膜片pn‐2……、p2、p1而进入人眼。外界环境光几乎直接透过所有液晶膜片而直接被人眼接收。14d，也就是下一时刻，电压驱动模块对液晶膜片p1、p2……pn‐1同时施加电压，于是液晶膜片p1、p2……pn‐1此时不具有偏振选择性，第一图像源1发出的光直接透过液晶膜片p1、p2……pn‐1而在液晶膜片pn上发生反射，反射光再次直接透过液晶膜片pn‐1……p2、p1而进入人眼。因此，在该时刻，人眼通过液晶膜片pn的反射看到第一图像源1显示的图像。外界环境光几乎直接透过所有液晶膜片而直接被人眼接收。
因为液晶膜片p1、p2……pn‐1、pn处在与透镜组5不同距离的位置，所以，液晶膜片p1、p2……pn‐1、pn将不同时刻第一图像源1显示的图像反射至不同的深度。由于人眼的视觉暂留特性，不同深度的液晶膜片反射的刷新速率足够快时，人脑就会觉得不同深度的第一图像源1显示的图像同时存在。这样，就实现了具有n个深度的多平面增强现实显示。
实施例6
请参阅图6，本实施例所述的增强现实显示系统包括第一图像源1，偏振切换器2，透镜组3和若干个液晶膜片形成的液晶膜片组11。其中，第一图像源1用于显示虚拟图像信息；圆偏振光生成模块16用于将来自图像源的光转换成与液晶膜片组11相匹配的偏振光；透镜组3用于接收来自偏振切换模块的光，将图像源显示的图像成虚像后输出，该透镜组可由一个或多个透镜组成。
参见图11，该图是本实施例中使用的圆偏振光生成模块16的一个实例，该实施例用以说明圆偏振光生成模块16的功能。当非圆偏振入射光入射通过该模块，入射光可以被转换成圆偏振光。
液晶膜片组11作为增强现实显示系统中的光学虚实合成模块，由n组个液晶膜片组成，每组液晶膜片包含三个液晶膜片，分别记为pk1、pk2、pk3(k＝1,2……n)；n为大于等于1的自然数。
液晶膜片pk1、pk2、pk3(k＝1,2……n)反射不同波长的光，对应于不同颜色反射。因此，每三片液晶膜片pk1、pk2、pk3(k＝1,2……n)组合在一起可以实现彩色图像显示。
液晶膜片组11既将第一图像源1显示的图像反射至人眼，同时，外界环境光透过液晶膜片组进入人眼，从而实现增强现实。
为了便于解释和说明实施例6，假定液晶膜片组11中pk1反射红光，pk2反射绿光，pk3反射蓝光(k＝1,2……n)；假定所有液晶膜片pk1、pk2、pk3(k＝1,2……n)具有相同的偏振选择性，均反射左旋圆偏振光；假定偏振切换器2将第一图像源1发出来的光转换成左旋偏振光。
当n＝1时，虚实合成模块4仅由三个液晶膜片p11、p12、p13组成，由于三个液晶膜片具有波长选择性，且分别反射不同的波长，所以，第一图像源1发出的红光被液晶膜片p11反射，第一图像源1发出的绿光直接透过液晶膜片p11并在p12上反射，第一图像源1发出的蓝光直接透过p11和p12，接着在p13上反射。当液晶膜片p11、p12、p13贴得足够近时，人眼就看到一幅彩色的图像。
当n≥2时，虚实合成模块4由n组液晶膜片pk1、pk2、pk3(k＝1,2……n)组成。此时，系统中还包括电压驱动模块，用于控制液晶膜片的状态。
具体地，在任意一个时刻，液晶膜片组11中只有一组液晶膜片未被施加电压，其余液晶膜片均被施加合适的电压而不具有偏振选择性。此时，第一图像源1发出的光经过圆偏振光生成模块16变成左旋偏振光之后，直接透过因被施加电压而不具有偏振选择性的液晶膜片，直至在未被施加电压的液晶膜片上反射。由于液晶膜片几乎不改变旋性，所以，反射光继续透过之前经过的被施加电压的液晶膜片并被人眼接收。外界环境光则直接透过液晶膜片组11而进入人眼。
类似地，也可以采用实施例5中方案一中的方法。假定在任意一个时刻，液晶膜片组11液晶膜片pk1、pk2、pk3(k＝2……n)用于反射第一图像源1显示的图像。那么，在该时刻，靠近第一图像源1的液晶膜片pi1、pi2、pi3(i＝1……k‐1)均被施加合适的电压而不具有偏振选择性，液晶膜片pj1、pj2、pj3(j＝k……n)均不施加电压。此时，第一图像源1发出的光经过偏振切换器2转换成左旋偏振光之后，直接透过因被施加电压而失去偏振选择性的液晶膜片，直至在未被施加电压的液晶膜片pk1、pk2、pk3(k＝2……n)上反射。由于液晶膜片几乎不改变旋性，所以，反射光继续透过之前经过的被施加电压的液晶膜片pi1、pi2、pi3(i＝1……k‐1)并被人眼接收。由于pj1、pj2、pj3(j＝k……n)具有波长选择性和偏振选择性，所以外界环境光几乎透过未施加电压的液晶膜片pj1、pj2、pj3(j＝n……k)，并直接透过被施加合适电压的液晶膜片pi1、pi2、pi3(i＝k‐1……1)而进入人眼。
在图15中，第一幅图表示某一时刻液晶膜片组11中第一组液晶膜片p11、p12、p13反射第一图像源1显示的图像。其中，第一图像源1发出的红光被p11、p12、p13之一的液晶膜片反射，第一图像源1发出的绿光被p11、p12、p13之一的另一片液晶膜片反射，第一图像源1发出的蓝光被p11、p12、p13之一的剩下一片液晶膜片反射。于是，人眼通过液晶膜片p11、p12、p13看到一幅彩色的图像。在这一时刻，其余所有的液晶膜片均施加合适电压，外界环境光几乎直接透过所有液晶膜片而直接被人眼接收。
第二幅图，也就是经过k‐1(k＝1,2…..n‐1)个时刻，液晶膜片pm1、pm2、pm3(k＝1…m‐1,m+1…n‐1)均被施加合适电压而不具有偏振选择性。其中，第一图像源1发出的红光被pk1，pk2，pk3之一的液晶膜片反射，第一图像源1发出的绿光被pk1，pk2，pk3之一的另一片液晶膜片反射，第一图像源1发出的蓝光被pk1，pk2，pk3之一的剩下一片液晶膜片反射。于是，人眼通过液晶膜片pk1，pk2，pk3看到一幅彩色的图像。于是，第一图像源1该时刻显示的图像直接透过前面k‐1组液晶膜片而在液晶膜片pk1、pk2、pk3上发生反射。外界环境光几乎直接透过所有液晶膜片而直接被人眼接收
第三幅图，也就是经过n‐1个时刻，液晶膜片pm1、pm2、pm3(m＝1……n‐1)均被施加合适电压而不具有偏振选择性。其中，第一图像源1发出的红光被pn1、pn2、pn3之一的液晶膜片反射，第一图像源1发出的绿光被pn1、pn2、pn3之一的另一片液晶膜片反射，第一图像源1发出的蓝光被pn1、pn2、pn3之一的剩下一片液晶膜片反射。于是，人眼通过液晶膜片pk1、pk2、pk3看到一幅彩色的图像。于是，第一图像源1该时刻显示的图像直接透过前面k‐1组液晶膜片而在液晶膜片pn1、pn2、pn3上发生反射。外界环境光几乎直接透过所有液晶膜片而直接被人眼接收
因为不同液晶膜片组pk1、pk2、pk3(k＝1……n)处在与透镜组3不同距离的位置，所以，液晶膜片pk1、pk2、pk3(k＝1……n)将不同时刻第一图像源1显示的图像反射至不同的深度。由于人眼的视觉暂留特性，不同深度的液晶膜片反射的刷新速率足够快时，人脑就会觉得不同深度的第一图像源1显示的图像同时存在。这样，就实现了具有n个深度的多平面彩色增强现实显示。
本方案根据上述实施例所介绍的方案设计一种反射式增强现实现实设备，包括一头盔支架，以及设置在所述头盔支架上的图像源模块、偏振切换模块以及虚实合成模块，所述虚实合成模块设置在所述图像源模块、所述偏振切换模块以及眼睛的前方，所述反射式增强现实显示设备还包括一电池组，用于为所述图像源模块以及所述图像源模块、偏振切换模块以及所述虚实合成模块提供电能。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。