本技術涉及可穿戴設備領域，具體地，涉及一種光學模組和增強現(xiàn)實眼鏡。

背景技術：

1、以增強現(xiàn)實(augment?reality，ar)眼鏡為例的可穿戴設備可以用于存儲用戶的多種個人信息，如果未經(jīng)認證、授權的用戶使用這些設備則可能導致設備原用戶的私密信息的泄漏。

2、現(xiàn)有的ar眼鏡的用戶身份認證可以通過密碼、手勢識別認證，也可以通過外部設備的協(xié)助完成認證。這些認證方式難以做到安全性與便利性的均衡，因而，如何提高ar眼鏡等擴展現(xiàn)實(extended?reality，xr)眼鏡的用戶身份認證的效率和可靠性是值得考慮的。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術提供一種光學模組和增強現(xiàn)實眼鏡，光學模組可以包括成像光源、結構光光源、光波導、合束鏡、紅外相機等元件，成像光源和結構光光源可以共用同一個光波導，經(jīng)該光波導引導后的結構光可以入射至用戶的生物特征識別區(qū)域，從而用于用戶身份的識別和認證。本技術提供的光學模組和增強現(xiàn)實眼鏡的結構簡單，進行用戶身份識別認證的可靠性、安全性高。

2、第一方面，提供了一種光學模組，該光學模組包括第一發(fā)光單元、光波導、第二發(fā)光單元和相機；該第一發(fā)光單元發(fā)出的第一光線經(jīng)該光波導引導后入射至人眼成像；該第二發(fā)光單元發(fā)出的第二光線經(jīng)該光波導引導后入射至用戶的生物特征識別區(qū)域；該相機接收該生物特征識別區(qū)域反射的該第二光線。

3、第一發(fā)光單元也可以稱為成像光源，第一發(fā)光單元發(fā)出的第一光線也可以稱為成像光線，成像光線在入射到人眼的視網(wǎng)膜上時可以成像。第二發(fā)光單元也可以稱為認證光源或結構光光源，第二發(fā)光單元發(fā)出的第二光線也可以稱為認證光線或結構光光線，生物特征識別區(qū)域反射的結構光光線被相機捕捉后可以用于確定生物特征識別區(qū)域的深度信息。

4、生物特征識別區(qū)域可以指用戶的面部的部分區(qū)域，例如眼部周圍的區(qū)域。

5、本技術方案中，光學模組的第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元共用同一個光波導進行光線的引導，設置光波導可以延長第二光線的光程，使得第二光線的傳播距離能夠滿足用于生物特征識別的要求，提高了光學模組利用第二光線進行用戶身份認證的可行性。

6、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該光波導包括耦入光柵和耦出光柵，該耦入光柵接收該第一光線和該第二光線，該耦出光柵出射該第一光線和該第二光線，該耦入光柵和該耦出光柵為衍射光柵。

7、耦入光柵接收第一光線和第二光線，在一些場景下也可以理解為：第一光線和第二光線從耦入光柵入射至光波導內(nèi)。耦出光柵出射第一光線和第二光線，在一些場景下也可以理解為：第一光線和第二光線從耦出光柵射出到光波導的外部空間。

8、耦入光柵接收第一光線和第二光線，應理解為：耦入光柵可以接收第一光線，耦入光柵也可以接收第二光線，耦入光柵也可以同時接收第一光線和第二光線。類似的，耦出光柵出射第一光線和第二光線，應理解為：耦出光柵可以出射第一光線，耦出光柵也可以出射第二光線，耦出光柵也可以同時出射第一光線和第二光線。

9、在一些示例中，耦入光柵形成的衍射光線與耦出光柵形成的衍射光線處于不同的平面。

10、本技術方案中，在光波導上設置耦入光柵和耦出光柵，耦入光柵和耦出光柵都可以對入射到光柵上的光線進行衍射，在一定程度上提高了入射到生物特征識別區(qū)域的第二光線的數(shù)量，經(jīng)耦入光柵衍射后形成的衍射光線在光波導內(nèi)傳播后經(jīng)耦出光柵的衍射后出射，有利于提高入射到生物特征識別區(qū)域的第二光線的隨機性，有利于提高利用第二光線進行用戶身份認證的可靠性和安全性。

11、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該耦入光柵為一維衍射光柵，該耦出光柵為二維衍射光柵。

12、入射光線經(jīng)一維衍射光柵后衍射光線可以在一個平面內(nèi)分布，入射光線經(jīng)二維衍射光柵后衍射光線可以在一個空間內(nèi)分布。

13、將耦出光柵設置為二維光柵，可以使得第二光線經(jīng)過光波導后完成二維擴瞳。在光波導上同時設置一維衍射光柵和二維衍射光柵可以進一步提高入射至用戶的生物特征識別區(qū)域的第二光線的數(shù)量和隨機性，有利于提高利用第二光線進行用戶身份認證的可靠性和安全性。

14、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該光波導還包括轉折光柵，該轉折光柵為衍射光柵，該轉折光柵位于該耦入光柵和該耦出光柵之間，該耦入光柵為一維衍射光柵，該耦出光柵為一維衍射光柵。

15、在一些示例中，轉折光柵形成的衍射光線與耦入光柵形成的衍射光線以及耦出光柵形成的衍射光線可以均不處于同一個平面內(nèi)。

16、本技術方案通過在耦入光柵和耦出光柵之間設置轉折光柵，第二光線經(jīng)光波導后可以實現(xiàn)二維擴瞳。該技術方案的實施可以進一步提高入射至用戶的生物特征識別區(qū)域的第二光線的數(shù)量和隨機性，有利于提高利用第二光線進行用戶身份認證的可靠性和安全性。

17、在一些可能的實現(xiàn)方式中，光波導除包括耦入光柵、耦出光柵和轉折光柵外，還可以包括更多數(shù)量的光柵，這些更多數(shù)量的光柵可以設置在光波導的內(nèi)部。示例性的，該光波導可以包括多個轉折光柵，或者，該光波導也可以包括多個耦入光柵或多個耦出光柵，多個耦入光柵位于同一個入射區(qū)域，多個耦入光柵也可以不相互連續(xù)位于不同的入射區(qū)域，多個耦出光柵可以位于同一個入射區(qū)域，多個耦出光柵也可以不相互連續(xù)位于不同的出射區(qū)域。

18、在一些可能的實現(xiàn)方式中，該耦入光柵和該耦出光柵的間距大于預設間距。

19、在一些場景中，耦入光柵和耦出光柵之間的間距滿足入射光線在光波導內(nèi)傳播的光程大于或等于預設光程。

20、本技術方案通過調(diào)整耦入光柵和耦出光柵的間距控制入射光線在光波導內(nèi)傳播的光程，一方面可以控制第二光線從光波導內(nèi)出射時能夠滿足用于生物特征識別的要求，另一方面也可以控制光波導的面積，有利于控制光學模組的體積，提高光學模組內(nèi)空間的利用效率。

21、在一些可能的實現(xiàn)方式中，該耦入光柵的厚度、折射率和周期滿足預設要求。例如，耦入光柵的厚度、折射率和周期的設置可以使得光波導內(nèi)傳播的光程大于或等于預設光程，或者，從光波導射出的光線的數(shù)量大于或等于預設數(shù)量等。

22、本技術方案通過調(diào)整耦入光柵的物理屬性來控制第二光線在光波導內(nèi)的傳播路徑、方向等特性，有利于提高光波導的利用效率，在使用盡可能少的光學元件的情況下實現(xiàn)光學模組的用戶身份識別、認證功能，一定程度上有利于簡化光學模組的結構，有利于控制光學模組的體積，提高光學模組內(nèi)空間的利用效率。

23、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該耦入光柵和該耦出光柵為表面浮雕光柵或全息光學元件。

24、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該光學模組還包括第一合束鏡，該第一合束鏡位于該第一發(fā)光單元和該光波導之間，該第一合束鏡的光軸位于該第二發(fā)光單元和該光波導之間，該第一合束鏡透射該第一光線，且該第一合束鏡反射該第二光線，或者，該光學模組還包括第二合束鏡，該第二合束鏡位于該第二發(fā)光單元和該光波導之間，該第二合束鏡的光軸位于該第一發(fā)光單元和該光波導之間，該第二合束鏡透射該第二光線，且該第二合束鏡反射該第一光線。

25、本技術方案中通過合束鏡可以將傳播方向不同的第一光線和第二光線合成一束光線，有利于簡化光學模組中不同光線的傳播路徑，有利于實現(xiàn)光波導的復用，在一定程度上有利于實現(xiàn)對光學模組內(nèi)多個元器件的排布，提高空間利用率，減小光學模組的體積。

26、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該第一合束鏡和該第二合束鏡為偏振分光棱鏡。

27、本技術方案以偏振分光棱鏡作為合束鏡，偏振鏡可以對第一光線和第二光線的偏振方向進行篩選，有利于減少第二光線對于第一光線的不利影響，有利于減少生物特征識別功能對于光學模組的成像質(zhì)量的不利影響。

28、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該第一發(fā)光單元和/或該第二發(fā)光單元為偏振發(fā)光單元。

29、在第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元均為偏振發(fā)光單元的情況下，第一發(fā)光單元發(fā)出的偏振光的偏振方向和第二發(fā)光單元發(fā)出的偏振光的偏振方向可以不同。

30、偏振光源的使用可以對認證光線和/或成像光線的偏振方向進行篩選，不同偏振方向的第二光線和第一光線之間的相互影響較小，有利于降低生物特征識別功能的引入對成像質(zhì)量的不利影響。

31、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該光學模組還包括準直透鏡，該準直透鏡靠近該第二發(fā)光單元設置。

32、準直透鏡可以將第二發(fā)光單元發(fā)出的第二光線轉化為不同角度的平行光束，準直透鏡的設置有利于提高入射至光波導的第二光線的數(shù)量，有利于提高入射至用戶的生物特征識別區(qū)域的第二光線的數(shù)量和隨機性，有利于提高利用第二光線進行用戶身份認證的可靠性和安全性。

33、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該光學模組還包括衍射光學元件，該衍射光學元件位于該準直透鏡遠離該第二發(fā)光單元的一側。

34、衍射光學元件可以將入射光線轉化為大量、不同角度的衍射光線，有利于提高入射至光波導的第二光線的數(shù)量和隨機性，有利于提高入射至用戶的生物特征識別區(qū)域的第二光線的數(shù)量和隨機性，有利于提高利用第二光線進行用戶身份認證的可靠性和安全性。

35、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該光學模組還包括激光漫射擴散元件，該激光漫射擴散元件位于該準直透鏡遠離該第二發(fā)光單元的一側。

36、激光漫射擴散元件對入射光線的光斑大小、光束質(zhì)量的要求不嚴苛，在光束勻束方面效果比一般的衍射光學元件的效果更好。換句話說，激光漫射擴散元件的使用可以提高入射至光波導的第二光線的光束質(zhì)量和光斑的大小。激光漫射擴散元件的使用同樣也有利于提高入射至光波導的第二光線的數(shù)量和隨機性，有利于提高入射至用戶的生物特征識別區(qū)域的第二光線的數(shù)量和隨機性，有利于提高利用第二光線進行用戶身份認證的可靠性和安全性。

37、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該光學模組還包括激光漫射擴散元件，該激光漫射擴散元件位于該衍射光學元件遠離該準直透鏡的一側。

38、激光漫射擴散元件的使用可以提高入射至光波導的第二光線的光束質(zhì)量和光斑的大小。本技術方案同時利用衍射光學模組和激光漫射擴散元件，大大提高入射至用戶的生物特征識別區(qū)域的第二光線的數(shù)量和隨機性，有利于提高利用第二光線進行用戶身份認證的可靠性和安全性。

39、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該第二發(fā)光單元發(fā)出的該第二光線包括至少一種波長和/或至少一種出射角度。

40、本技術方案設置第二發(fā)光單元發(fā)射多角度和/或多波長的第二光線，有利于提高入射至用戶的生物特征識別區(qū)域的第二光線的數(shù)量和隨機性，有利于提高利用第二光線進行用戶身份認證的可靠性和安全性。

41、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該相機還用于追蹤用戶眼部動作。

42、本技術方案中，將用于捕捉生物特征識別區(qū)域的第二光線的相機復用于眼動追蹤攝像頭，有利于提高相機的利用率，有利于簡化光學模組的結構，縮小光學模組的體積，提高光學模組的空間利用率。

43、結合第一方面，在第一方面的某些實現(xiàn)方式中，該第二光線為結構光。

44、本技術方案將第二光線設置為結構光，將特定的光學信息包含在第二光線中，有利于提高利用第二光線進行生物特征識別的可靠性和安全性。

45、第二方面，提供了一種增強現(xiàn)實眼鏡，包括第一方面及其任意可能的實現(xiàn)方式中的光學模組。

46、第三方面，提供了一種擴展現(xiàn)實眼鏡，包括第一方面及其任意可能的實現(xiàn)方式中的光學模組。