CN108803031A - 一种近眼显示装置及设备、变焦模组及变焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近眼显示装置及设备、变焦模组及变焦方法，用于解决现有显示装置的变焦效果较差的技术问题。该近眼显示装置包括沿光路依次设置的显示模组、变焦模组和近眼显示平板波导，变焦模组包括电极单元和重叠的多层PBL，电极单元用于对PBL加/不加电压，每层PBL为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件，在不加电压时，每层PBL具有一个光焦度；在投影时，显示模组用于出射待显示图像对应的圆偏振光；变焦模组用于接收圆偏振光，并根据需要的光焦度控制电极单元对N层PBL不加电压，N层PBL的总光焦度对应于所需的光焦度，且N大于等于2时，N层PBL连续，近眼显示平板波导用于将变焦模组射出的光线导入人眼。

Description

一种近眼显示装置及设备、变焦模组及变焦方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种近眼显示装置及设备、变焦模组及变焦方法。

背景技术

增强现实(英文：Augmented Reality；简称：AR)，是利用虚拟物体或信息对真实场景进行现实增强的技术。增强现实技术通常基于摄像头等图像采集设备获得的真实物理环境影像，通过计算机系统识别分析及查询检索，将与之存在关联的文本内容、图像内容或图像模型等虚拟生成的虚拟图像显示在真实物理环境影像中，从而使用户能够获得身处的现实物理环境中的真实物体的标注、说明等相关扩展信息，或者体验到现实物理环境中真实物体的立体的、突出强调的增强视觉效果。

目前，增强现实显示设备在变焦时，主要是通过光学透镜来实现。在变焦过程中，采用机械方式移动显示设备内部的光学透镜来改变焦点的位置，从而改变光学透镜的焦距的长短实现变焦。但在实际调整过程中，采用机械方式需要较长的时间将光学透镜移动到合适的位置，且光学透镜体积较大，在变焦过程中的响应速度较慢，变焦的效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种近眼显示装置及设备、变焦模组和变焦方法，用于解决现有显示设备的变焦调整的效率较低的技术问题。

为了实现上述发明目的，第一方面，本发明提供了一种近眼显示装置，一种近眼显示装置，其特征在于，包括沿光路依次设置的显示模组、变焦模组和近眼显示平板波导，所述变焦模组包括电极单元和重叠的多层几何相位透镜PBL，所述电极单元集成于每层所述PBL上，用于对相应的PBL进行加/不加电压；所述多层PBL中每层PBL为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件；在不加电压时，每层PBL具有一个光焦度，所述多层PBL中相邻PBL对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光经过PBL后偏振方向反转；

在对待显示图像进行投影时，所述显示模组用于出射所述待显示图像对应的圆偏振光；

所述变焦模组用于接收所述圆偏振光，并根据需要的光焦度控制所述电极单元对所述多层PBL中N层PBL不加电压，所述N层PBL的总光焦度对应于所需的光焦度，且N大于等于2时，所述N层PBL连续，N为整数；

所述近眼显示平板波导用于将所述变焦模组射出的光线导入人眼。

可选的，所述变焦模组设置在所述显示模组的出瞳面。

可选的，所述显示模组中设置有相位延迟片，用于将所述显示模组的入射光调整为左旋偏振方向或右旋偏振方向的圆偏振光进行出射。

可选的，所述近眼显示装置采用脉冲、方波或电平信号控制所述电极单元对相应PBL加/不加电压。

可选的，所述变焦模组的光焦度为所述多层PBL中不加电压的PBL的光焦度之和。

第二方面，本发明实施例提供一种近眼显示设备，所述近眼显示设备包括两套如第一方面所述的近眼显示装置，两套所述近眼显示装置出射的光线分别进入用户的双眼。

第三方面，本发明实施例提供一种变焦模组，包括：

重叠的多层PBL，用于对入射的圆偏振光进行透射；其中，所述多层PBL中每层PBL为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件；在不加电压时，每层PBL具有一个光焦度，所述多层PBL中相邻PBL对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光经过PBL后偏振方向反转；

电极单元，集成于所述多层PBL上，用于对相应PBL加/不加电压。

可选的，所述变焦模组还包括：

相位延迟片，与所述多层PBL并联，用于将所述变焦模组的入射光调整为具有左旋偏振方向或右旋偏振方向的圆偏振光，并将所述圆偏振光出射至所述多层PBL。

第四方面，本发明实施例提供一种变焦方法，包括：

确定需要的变焦模组对应的目标光焦度；其中，所述变焦模组包括多层PBL和集成于所述多层PBL上的电极单元，所述电极单元用于对相应的PBL加/不加电压，所述多层PBL中每层PBL为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件；在不加电压时，每层PBL具有入一个光焦度，所述多层PBL中相邻PBL对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光经过PBL后偏振方向反转；

根据所述目标光焦度，控制所述电极单元对所述多层PBL中的N层PBL不加电压；其中，所述N层PBL对应的总的光焦度等于所述目标光焦度，N为整数，且当N大于等于2时，所述N层PBL连续。

可选的，所述方法还包括：

将当前时刻入射的圆偏振光的偏振方向调整为与上一时刻圆偏振光的偏振方向相反的偏振方向，以改变所述变焦模组的正/负光焦度。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明实施例中，由于近眼显示装置中的变焦模组包括电极单元和重叠的多层PBL，且每层PBL为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件，相当于一个透镜，在不加电压的情况下，每层PBL具有一个光焦度；而当电极单元对多层PBL中相应PBL加电压时，PBL没有光焦度，因此，通过控制电极单元对多层PBL中的PBL加/不加电压，可使该PBL不具有/具有光焦度，从而改变焦模组对应的总的光焦度。故在近眼显示装置的变焦过程中，仅需根据需要的光焦度来控制变焦模组中相应数量的PBL的加/不加电压，即可实现对近眼显示装置总的光焦度的改变，变焦方式简单快捷，且液晶制成的PBL对电极控制的响应速度快，有效提高近眼显示装置变焦时的效率。

并且，由于变焦模组通过对多层PBL的加/不加电压的控制即可相应的调整光焦度，且PBL对电极响应速度快，故在变焦过程中，通过变焦模组可以快速改变近眼显示系统的光焦度来显示不同深度的图像，提高近眼显示装置的显示效果。

进一步，PBL较薄，即便是多层PBL重叠，其总体积相对于一个光学透镜来说也是极小的，有利于促进近眼显示装置的小型化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明实施例中近眼显示装置的结构示意图；

图2A-图2C为本发明实施例中PBL加/不加电压的光线透射示意图；

图3为本发明实施例中变焦模组结构示意图；

图4为本发明实施例中变焦方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的近眼显示装置的结构示意图，该近眼显示装置中沿光路依次设置有显示模组10、变焦模组20和近眼显示平板波导30，图中箭头所示为光线传播方向。其中，变焦模组设置在显示模组的出瞳面，变焦模组包括电极单元201和多层几何相位透镜202(英文：Pancharatnam Berry Lens，简称：PBL)，电极单元201集成于每层PBL202上，用于对相应的PBL202进行加/不加电压，本文中出现的字符“/”用于描述关联对象的关联关系，表示前后关联对象是一种“或”的关系。多层PBL202中每层PBL202为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件。在不加电压时，每层PBL具有一个光焦度，多层PBL202中相邻PBL对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光在经过每层PBL后，在快慢轴方向上相位差为π,偏振方向反转。

需要说明的是，图1只是本发明实施例提供的近眼显示装置的一种示例，图中，变焦模组20部分只示出了包含3层重叠的PBL，且每层PBL202上集成有电极单元201，在具体实施时可根据实际情况对PBL的数量进行增减。优选的，PBL202的数量不少于2。另外，本发明实施例提供的近眼显示装置还可以包括其他部件，例如光源、壳体等，图1中未一一示出。

本发明实施例中，在采用近眼显示装置投影待显示图像时，显示模组10可用于出射与待显示图像对应的圆偏振态光，该圆偏振光沿光路传到变焦模组20，变焦模组20中的每层PBL202的相位空间分布与透镜所引入的相位空间分布相同，每层PBL202可等效为一个透镜。且多层PBL202在不加电时，每层PBL具有一个光焦度，相邻PBL202对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光在经过PB202L后偏振方向反转。因此，近眼显示装置通过控制电极单元201对相应的PBL202加/不加电压，即可使变焦模组20具有相应的光焦度，实现变焦功能，无需采用复杂的控制方法。

为了使本领域的技术人员更加理解本发明实施例提供的技术方案，下面对本发明实施例提供的近眼显示装置进行详细举例说明。

近眼显示装置中的显示模组10可用于出射待显示图像对应的圆偏振光，该圆偏振光可以是左旋偏振光或右旋偏振光。在实际应用中，近眼显示装置中可以包括发出待显示图像对应的光线的光源，光源发出的光线照射到显示模组10上，使得人眼可以看到显示模组10上显示的图像。该光源可以是阵列光源或扫描光源等，本发明实施例对此不作具体限制。

在本发明另一实施例中，显示模组10中可以设置有相位延迟片，图中未一一标注，该相位延迟片可位于显示模组10的出射端。相位延迟片可将入射显示模组10的光调整为圆偏振光进行出射，例如调整为左旋偏振方向或右旋偏振方向的圆偏振光出射。

在实际应用中，显示模组10中存在与待显示图像对应的线性偏振方向的光学图像，线偏振光再经过相位延迟片出射圆偏振光，该相位延迟片的快轴与光学图像的偏振方向呈45°，线偏振光经过相位延迟片变为圆偏振光。若需要反转出射的圆偏振光的偏振方向，则将相位延迟片快轴角度旋转90°即可，从而可将当前时刻的圆偏振光的偏振方向变为与上一时刻圆偏振光的偏振方向相反的偏振方向，例如由出射左旋偏振方向的圆偏振光变为出射右旋偏振方向的圆偏振光。因此，通过显示模组10中的相位延迟片，可将显示模组10的入射光转变为具有某一偏振方向的圆偏振光。

变焦模组20主要包括电极单元201和多层PBL202。

其中，PBL202是一种使用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件。几何相位是指圆偏振光在经过双折射介质(如液晶分子)后，若快慢轴方向上相位差为π，则出射光的相位相对于入射光相位的差值取决于双折射主轴的方位角。并且，通过在空间上改变双折射主轴的方位角，可以改变空间上不同位置的出射光的相位。本发明实施例中，PBL202引入了相位空间分布，使得PBL202能等效为一个透镜，本文后续将重叠的多层PBL称为PBL堆栈。

具体来说，PBL堆栈包括多层相同的PBL202，每层PBL202可以具有相同的性质和尺寸，该尺寸可以是根据实际情况设置，此处不作具体限制。常态下(PBL202不加电压)，PBL202中液晶分子按照预设的规律排列，其相位空间分布被设计成与透镜所的相位空间分布相同，此时的PBL202相当于透镜，经过PBL202透射的圆偏振光被汇聚/发散。

例如，在常态下，若向PBL202入射一个圆偏振光，如图2A所示，入射光被汇聚，或者，若向PBL202入射一个相对于图2A中入射光反向旋转的圆偏振光，则入射光被发散，如图2B所示，此时PBL202等效为一个负光焦度的透镜。因此，如果改变入射的圆偏振光的偏振方向，可以相应改变PBL202的光焦度的正负。

进一步，PBL堆栈中两个相邻的PBL202对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散作用相反。由于入射的圆偏振光在经过每层PBL202时，快慢轴方向上相位差为π，入射的圆偏振光的偏振方向会发生翻转，因此，为了实现变焦模组20中多层PBL202的变焦功能，相邻PBL202对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散作用相反，这样使得被上个PBL202汇聚(发散)的光线在下个PBL202仍然被汇聚(发散)，有助于实现连续变焦。多层PBL202重叠时，PBL彼此之间的距离很近，多层PBL202的总光焦度可以近似等于每个PBL202的光焦度之和。例如，PBL堆栈中总共包括N个PBL，若单个PB202L的光焦度为Φ，PBL202堆栈总的光焦度可为NΦ。那么，通过调整变焦模组20中多层PBL202对应的总光焦度，即可实现对近眼显示装置的总光焦度的调整。

为了便于对多层PBL的总光焦度的调整，多层PBL202上集成有电极单元201，以对相应的PBL202进行加/不加电压。在实际应用中，电极单元201集成于多层PBL202上，例如多层PBL202中每层PBL202上均集成有电极单元201(例如一对电极片)，或者仅一部分PBL202上集成有电极单元201。

当对PBL202上的电极片加电压时，可使PBL202中的液晶分子在电场的作用下被旋转到同一方向，从而使PBL202透射圆偏振光时没有光焦度，不具有变焦功能，如图2C所示，其为通多电极单元201为PBL202加电压时的示意图。因此，在变焦时，近眼显示装置可以通过电极单元201来控制对变焦模组20中多层PBL202的加/不加电压的数量，来调整多层PBL202对应的总光焦度，从而调整装置的总光焦度。例如，若变焦模组20中设置有N层重叠的PBL202，通过控制N层PBL202中加电压的PBL202的数量，可以使总光焦度在0、Φ、2Φ、…(N-1)Φ、NΦ，即范围[0，NΦ]内变化。

同时，由于通过改变入射的圆偏振光的偏振方向可调整总光焦度的正负，则当入射的圆偏振光的偏振方向相反时，可使N层PBL202的总的光焦度在[-NΦ，0]之间变化。因此，通过控制PBL202堆栈中加电压的PBL202的数量，以及改变入射光的圆偏振的偏振方向，可使N层PBL202的总光焦度处于范围[-NΦ,NΦ]内。

本发明实施例中，在对待显示图像进行投影时，近眼显示装置可以根据待显示图像对应的虚像面距离来控制变焦模组中不加电的PBL202的数量。若根据虚像面距离确定需要至少两层PBL202不加电压，则该至少两层PBL202需要连续控制，即不加电的多个PBL202连续。同时，由于加电压的PBL202没有光焦度，不会影响光线的透射，因此多层PBL202中需要加电压的PBL202可以是连续或不连续控制，本发明实施例对此不作具体限制。

例如，若一个PBL202堆栈包括8个PBL202，编号为：I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII，其中，I与II对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的自身性质相反，II与III相反，后续PBL202均按此规律设置，直至第VII与VIII相反。若输入可使光汇聚的偏振方向的圆偏振光，即每个PBL202对应的光焦度为Φ，为正值；此时，若要使PBL202堆栈的光焦度调为4Φ，只需对四个连续的PBL202不加电压即可，如对编号分别为III、IV、V、VI的4个PBL202不加电压，则剩余的编号I、II、VII、VIII的4个PBL202被加电压；或者，也可以是对编号I、II、III、IV的4个PBL202不加电压(或加电压)，并对编号分别为V、VI、VII、VIII的4个BPL加电压(或不加电压)。

在实际应用中，近眼显示装置可以采用脉冲、方波或电平信号等方式来控制电极单元201对相应PBL202加/不加电压，控制方式较为便捷、灵活。

本发明实施例中，当多层PBL202的总光焦度变化时，人眼观测到的待显示图像对应的虚像面的距离也会变化，因此，可进一步采用时分复用的方式来实现多平面显示，也称多景深显示，以使用户可以看到不同深度的图像。例如，通过显示模组10射出的光线都对应一副完整的待显示图像，若在当前时刻通过变焦模组20将光焦度调节为7Φ，此时为一个景深，对应于一个虚像面距离；然后，将下一时刻通过变焦模组20将光焦度调节为10Φ，为另一个景深，对应于另一个虚像面距离；如此，可实现多景深显示，且每个景深的切换时间仅需约0.5ms，即响应速度约为0.5ms。该响应时间与透镜的材料相关，本发明实施例中采用液晶制成的PBL202的响应时间约为0.5ms，故采用液晶制成的PBL202进行变焦的响应时间较短，相比液晶透镜的响应时间(通常为约100ms)提高了两个数量级，控制效果较佳，具有较好的实时性，能有效提升用户体验。

进一步，变焦模组20出射的光线被投影至近眼显示平板波导30，并经过近眼显示平板波导30导入人眼，实现图像的显示。

本发明实施例中，近眼显示装置使用PBL202堆栈实现光焦变换，响应速度快，具有较好的实时性，用户体验度较高。同时，通过电极单元201控制PBL202加/不加电压，且采用脉冲/方波/电平信号即可控制，无需模拟调制，控制方式较为灵活便捷，且液晶透镜无漏液风险，提高近眼显示装置的可靠性。

如图3所示，基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种近眼显示装置的变焦模组20，该变焦模组20包括重叠的多层PBL202和集成在多层PBL202上的电极单元201，图3中以PBL202堆栈包括4层PBL202为例，图中箭头所示为光线传播方向。电极单元201集成于多层PBL202上，用于对相应的PBL202进行加/不加电压，多层PBL202中每层PBL202为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件。在不加电压时，多层PBL202中相邻PBL202对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光在经过每层PBL202后偏振方向反转。

优选的，变焦模组20还可以包括相位延迟片，图3中一并示出，并标注为203。该相位延迟片203与多层PBL202并联，用于将变焦模组20的入射光调整为具有左旋偏振方向或右旋偏振方向的圆偏振光，以将圆偏振光出射至多层PBL202。

电极单元201可设置在每层PBL202上，或者设置在PBL202堆栈中部分PBL202上，图3中以每个PBL202上均设置有电极单元201为例。通过对电极单元201加电压，可在电场作用下将PBL202中液晶分子旋转到同一方向，使PBL202没有光焦度，不具有变焦功能。在实际应用中，可以采用脉冲、方波或电平信号控制电极单元201对相应PBL202加/不加电压。

由于前述内容已经详细介绍了变焦模组20中相位延迟片和多层PBL202的结构及光路，在此为了说明书的简洁此处不再赘述。

本发明实施例提供的变焦模组20通过电极对多层PBL202中加/不加电压的PBL202数量的控制，即可改变变焦模组20的光焦度，变焦方式较为便捷、灵活，且电极设计简单，可靠性强，提高了变焦模组20的可靠性。

如图4所示，基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种变焦方法，可以用于前述近眼显示装置，该近眼显示装置中设置有如图3所示的变焦模组20。该方法包括如下步骤：

S11：确定需要的变焦模组20对应的目标光焦度；其中，变焦模组20包括多层PBL202和集成于多层PBL202上的电极单元201，电极单元201用于对相应的PBL202加/不加电压，多层PBL202中每层PBL202为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件；在不加电压时，每层PBL具有一个光焦度，多层PBL202中相邻PBL202对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光经过PBL202后偏振方向反转；

S12：根据目标光焦度，控制电极单元201对多层PBL202中的N层PBL202不加电压；其中，N层PBL202对应的总的光焦度等于目标光焦度，N为整数，且当N大于等于2时，N个PBL202连续。

其中，目标光焦度可以是系统或设备根据用户的输入信息确定的，或者也可以是系统根据投影需求自动设置的，此处不作具体限制。在实际应用中，目标光焦度处于变焦模组20对应的光焦度可调范围内。例如，对于重叠有M层BPL的变焦模组20，其对应的光焦度可调范围可记为其中Φ为每个PBL202对应的光焦度，M为正整数。

在实际应用中，可以采用脉冲、方波或电平信号控制电极单元对变焦模组20中相应PBL202加/不加电压。变焦模组20中各部件的结构及工作原理请参见前述附图及相应的介绍，此处不再赘述。

本发明实施例中，在变焦过程中，通过确定需要的变焦模组20对应的目标光焦度，进而可确定该目标光焦度对应的需要不加电的PBL202的数量N，从而对多层PBL202中N层PBL202之外的其它PBL202进行加电压控制，控制方式较为简单快捷，效率较高。且在N大于等2时采用连续控制不加电压的方法，可使得多层PBL202能够对入射光连续变焦，提高了系统的变焦能力。

在本发明另一实施例中，如果需要改变变焦模组20的光焦度的正负，可将当前时刻入射的圆偏振光的偏振方向调整为与上一时刻圆偏振光的偏振方向相反的偏振方向。

例如，前一时刻的入射光为左旋偏振方向的圆偏振光，变焦模组20对应的光焦度为若在当前时刻，将入射光调整为右旋偏振方向的圆偏振光，则变焦模组20对应的光焦度改变为

因此，通过改变入射多层PBL202的圆偏振光的偏振方向，可改变变焦模组20对应的光焦度，从而实现对系统总的光焦度的调整，调整方式较为灵活。且通过反转入射变焦模组20的圆偏振光的偏振方向，能够扩大变焦模组20对应的变焦范围，进一步提高系统的变焦能力。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种近眼显示设备，该近眼显示设备包括两套前述的近眼显示装置，两套近眼显示装置出射的光线分别进入用户的双眼，从而实现虚拟现实显示或者增强现实显示。其中，前述图1至图4对应的实施例同样适用于本实施例的近眼显示设备，通过前述对近眼显示装置的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中近眼显示设备的实施方式，为了说明书的简洁，在此不再赘述。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明实施例中，由于近眼显示装置中的变焦模组包括电极单元和重叠的多层PBL，且每层PBL为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件，相当于一个透镜，在不加电压的情况下，每层PBL具有光焦度；而当电极单元对多层PBL中相应PBL加电压时，PBL没有光焦度，因此，通过控制电极单元对多层PBL中的PBL加/不加电压，可使该PBL不具有/具有光焦度，从而改变焦模组对应的总的光焦度。故在近眼显示装置的变焦过程中，仅需根据需要的光焦度来控制变焦模组中相应数量的PBL的加/不加电压，即可实现对近眼显示装置总的光焦度的改变，变焦方式简单快捷，且液晶制成的PBL对电极控制的响应速度快，有效提高近眼显示装置变焦时的效率。

进一步，PBL较薄，即便是多层PBL重叠，其总体积相对于一个光学透镜来说也是极小的，有利于促进近眼显示装置的小型化。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括沿光路依次设置的显示模组、变焦模组和近眼显示平板波导，所述变焦模组包括电极单元和重叠的多层几何相位透镜PBL，所述电极单元集成于每层所述PBL上，用于对相应的PBL进行加/不加电压；所述多层PBL中每层PBL为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件；在不加电压时，每层PBL具有一个光焦度，所述多层PBL中相邻PBL对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光经过PBL后偏振方向反转；

在对待显示图像进行投影时，所述显示模组用于出射所述待显示图像对应的圆偏振光；

所述变焦模组用于接收所述圆偏振光，并根据需要的光焦度控制所述电极单元对所述多层PBL中N层PBL不加电压，所述N层PBL的总光焦度对应于所需的光焦度，且N大于等于2时，所述N层PBL连续，N为整数；

所述近眼显示平板波导用于将所述变焦模组射出的光线导入人眼。

2.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述变焦模组设置在所述显示模组的出瞳面。

3.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述显示模组中设置有相位延迟片，用于将所述显示模组的入射光调整为左旋偏振方向或右旋偏振方向的圆偏振光进行出射。

4.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述近眼显示装置采用脉冲、方波或电平信号控制所述电极单元对相应PBL加/不加电压。

5.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述变焦模组的光焦度为所述多层PBL中不加电压的PBL的光焦度之和。

6.一种近眼显示设备，其特征在于，所述近眼显示设备包括两套如权利要求1-5任一权项所述的近眼显示装置，两套所述近眼显示装置出射的光线分别进入用户的双眼。

7.一种变焦模组，其特征在于，包括：

重叠的多层PBL，用于对入射的圆偏振光进行透射；其中，所述多层PBL中每层PBL为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件；在不加电压时，每层PBL具有一个光焦度，所述多层PBL中相邻PBL对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光经过PBL后偏振方向反转；

电极单元，集成于所述多层PBL上，用于对相应PBL加/不加电压。

8.如权利要求7所述的变焦模组，其特征在于，所述变焦模组还包括：

相位延迟片，与所述多层PBL并联，用于将所述变焦模组的入射光调整为具有左旋偏振方向或右旋偏振方向的圆偏振光，并将所述圆偏振光出射至所述多层PBL。

9.一种变焦方法，其特征在于，包括：

确定需要的变焦模组对应的目标光焦度；其中，所述变焦模组包括多层PBL和集成于所述多层PBL上的电极单元，所述电极单元用于对相应的PBL加/不加电压，所述多层PBL中每层PBL为采用液晶制成的基于几何相位调控的光学元件；在不加电压时，每层PBL具有一个光焦度，所述多层PBL中相邻PBL对同一偏振方向的圆偏振光的汇聚/发散的作用相反，圆偏振光经过PBL后偏振方向反转；

根据所述目标光焦度，控制所述电极单元对所述多层PBL中的N层PBL不加电压；其中，所述N层PBL对应的总的光焦度等于所述目标光焦度，N为整数，且当N大于等于2时，所述N层PBL连续。

10.如权利要求9所述的变焦方法，其特征在于，所述方法还包括：

将当前时刻入射的圆偏振光的偏振方向调整为与上一时刻圆偏振光的偏振方向相反的偏振方向，以改变所述变焦模组的正/负光焦度。