CN110161697B - 近眼显示装置及近眼显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近眼显示装置及近眼显示方法，涉及显示技术领域，达到了实现近眼显示装置兼具高分辨率和大景深的优点的目的。本发明的主要技术方案为：显示元件在第1～n时序显示第1‑第n图像，且在第n+1时序显示第n+1图像；偏振转换元件，所述偏振转换元件将所述第1‑第n图像的光转换为第一线偏振光，且将所述第n+1图像的光转换为第二线偏振光，其中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向不同；第一光调制元件，用对所述第一线偏振光进行深度融合成像；第二光调制元件对所述第二线偏振光进行集成成像；光投射元件对所述投影元件投射出的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行透射或反射后进行虚拟图像显示。

Description

近眼显示装置及近眼显示方法

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近眼显示方法。

背景技术

增强现实（AR，Augmented Reality）是利用虚拟物体或信息对真实场景进行现实增强技术，广泛应用于科研、军事、工业、游戏、视频、教育等各领域。目前主流的应用于增强现实的近眼显示系统，普遍采用微型图像显示器作为图像源，并配合传统目视光学系统实现增强显示。

为解决近眼显示装置造成用户疲劳和眩晕的问题，光场显示可以采用微透镜阵列的集成成像显示或采用多屏显示的深度融合显示，其中，集成成像显示使用可微透镜阵列，其显示分辨率取决于微透镜单元的大小，存在显示分辨率劣化的问题；而使用深度融合显示，虽然解决了分辨率劣化的问题，但由于深度融合显示其景深范围受其第一成像面和最后一个成像面的位置间距限制，即其产生的三维图像景深在第一和最后一个成像面之间，存在景深受限的问题。所以，实现近眼显示装置兼具高分辨率和大景深的优点成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种近眼显示装置及近眼显示方法，主要目的是实现近眼显示装置兼具高分辨率和大景深的优点。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种近眼显示装置，该近眼显示装置包括：显示元件，用于在第1~n时序显示第1-第n图像，且在第n+1时序显示第n+1图像，n为正整数；

偏振转换元件，用于将所述第1-第n图像的光转换为第一线偏振光，且将所述第n+1图像的光转换为第二线偏振光，其中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向不同；

第一光调制元件，用于对所述第一线偏振光进行深度融合成像，以形成第1至第n像面的虚拟图像；

第二光调制元件，用于对所述第二线偏振光进行集成成像，以显示三维虚拟图像；

投影元件，用于投射所述第一线偏振光和所述第二线偏振光；

光投射元件，用于对所述投影元件投射出的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行透射或反射后进行虚拟图像显示。

可选的，所述第一光调制元件设置为液晶透镜，且所述液晶透镜的光焦度按时序1~n调整。

可选的，所述第二光调制元件设置为双折射微透镜阵列；

所述双折射微透镜阵列包括具有双折射率的微透镜阵列和填充层，其中，所述微透镜阵列对第一线偏振光的折射率与所述填充层的折射率相等，所述微透镜阵列对第二线偏振光的折射率大于所述填充层的折射率。

可选的，所述光投射元件设置为呈预设角度的第一透反元件，所述第一透反元件具有透射态和反射态。

可选的，所述光投射元件包括偏振分光元件和图像传输元件；

所述偏振分光元件用于将所述投影元件投射出的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光分别射向第一方向和第二方向，所述第一方向不同于所述第二方向；

所述图像传输元件用于在第1~n时序传输第1至第n像面的虚拟图像，且在第n+1时序传输用于集成成像的三维显示图像。

可选的，所述图像传输元件包括第一图像传输部和第二图像传输部，所述第一图像传输部和所述第二图像传输部分别设置在所述偏振分光元件的两侧；

所述第一图像传输部设置在所述偏振分光元件的接光表面的一侧，所述第二图像传输部设置在所述偏振分光元件的所述接光表面的背侧；

其中，所述接光表面为所述偏振分光元件接收所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的表面。

可选的，所述第一图像传输部包括第一相位延迟片和第一反射面，所述第一相位延迟片设置在所述第一反射面的入光侧，所述第一相位延迟片用于接收射向第一方向的所述第一线偏振光并将其转变为第一圆偏振光，所述第一圆偏振光经所述第一反射面反射后转变为第二圆偏振光，所述第一相位延迟片还用于将所述第二圆偏振光转变为第三线偏振光，所述第三线偏振光透过所述偏振分光元件形成第1至第n像面的虚拟图像；

所述第二图像传输部包括第二相位延迟片和第二反射面，所述第二相位延迟片设置在所述第二反射面的入光侧，所述第二相位延迟片用于接收射向第二方向的所述第二线偏振光并将其转变为第三圆偏振光，所述第三圆偏振光经所述第二反射面反射后转变为第四圆偏振光，所述第二相位延迟片还用于将所述第四圆偏振光转变为第四线偏振光，所述第四线偏振光经所述偏振分光元件反射后形成三维虚拟图像。

可选的，所述第一反射面和所述第二反射面的光焦度不同。

可选的，所述第一相位延迟片和所述偏振分光元件之间的夹角为锐角；

所述第二相位延迟片和所述偏振分光元件之间的夹角为锐角。

可选的，所述光投射元件还包括第二透反元件，所述第二透反元件包括第一透反部和第二透反部，所述第一反射面设置在所述第一透反部和所述第二透反部之间；

其中，所述第一透反部和所述第二透反部的折射率相同。

可选的，所述第一线偏振光和所述第四线偏振光具有第一偏振方向，所述第二线偏振光和所述第三线偏振光具有第二偏振方向，其中，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向相互垂直；

所述第一圆偏光与所述第二圆偏光的旋转方向相反，所述第三圆偏光和所述第四圆偏光的旋转方向相反。

可选的，所述第一线偏振光和所述第四线偏振光为S线偏振光，所述第二线偏振光和所述第三线偏振光为P线偏振光。

另一方面，本发明实施例还提供一种近眼显示方法，该方法包括：显示元件在第1~n时序显示第1-第n图像，以及在第n+1时序显示第n+1图像；

偏振转换元件将所述第1-第n图像的光转换为第一线偏振光，且将所述第n+1图像的光转换为第二线偏振光，其中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向不同；

第一光调制元件对所述第一线偏振光进行深度融合成像，以形成第1至第n像面的虚拟图像；

第二光调制元件对所述第二线偏振光进行集成成像，以显示三维虚拟图像；

投影元件对所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行投射；

光投射元件对所述投影元件投射出的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行透射或反射后进行虚拟图像显示。

本发明实施例提出的一种近眼显示装置及近眼显示方法，通过用第一光调制元件可以使不同时序的第一线偏振光形成第1至第n像面的虚拟图像，实现深度融合光场显示；通过第二光调制元件使第二线偏振光，形成集成成像的三维图像。其中，深度融合显示能够弥补集成成像显示的分辨率劣化的缺陷，集成成像显示能够解决深度融合显示存在的景深受限的问题，深度融合显示图像和集成成像显示图像共同构成本发明实施例一的近眼显示装置的光场图像，其显示效果能够兼具高分辨率和大景深的优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的双折射微透镜阵列结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的双折射微透镜阵列投射状态示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种近眼显示装置的双折射微透镜阵列投射状态示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种近眼显示装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种近眼显示装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的一个显示周期的时序图；

图8为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的近眼显示流程示意图；

图9为本发明实施例提供的一种近眼显示方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的近眼显示装置及近眼显示方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例一

如图1-图8所示，本发明的实施例一提出一种近眼显示装置，包括：

显示元件1，用于在第1~n时序显示第1-第n图像，且在第n+1时序显示第n+1图像，n为正整数；偏振转换元件2，所述偏振转换元件2将所述第1-第n图像的光转换为第一线偏振光，且将所述第n+1图像的光转换为第二线偏振光，其中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向不同；第一光调制元件3，用于对所述第一线偏振光进行深度融合成像，以形成第1至第n像面的虚拟图像；第二光调制元件4，用于对所述第二线偏振光进行集成成像，以显示三维虚拟图像；投影元件5，用于投射所述第一线偏振光和所述第二线偏振光；光投射元件，用于对所述投影元件5投射出的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行透射或反射后进行虚拟图像显示。

其中，光场成像技术可以模拟人眼观察自然世界的规律，从而使观察者可以观看到逼真的3D图像。光场成像技术主要可以采用空间复用和时间复用两种方式形成，空间复用利用将图像成像到不同的聚焦位置，以实现3D效果显示；而时间复用主要利用高速元件快速地使图像成像到不同的聚焦位置，由于人眼视觉暂留现象，用户能感受到位于不同聚焦位置的图像同时产生，从而实现3D效果显示。本发明实施例一提出的近眼显示装置采用时间复用的方法，时序1、2、…n、n+1构成一个显示周期，该现实周期小于人眼的刷新时间，一般人眼的刷新时间为1/30秒。

显示元件1在按时序输出第1-第n图像或第n+1图像，显示元件1的显示可以通过系统控制单元的控制，显示元件1可以采用数字处理技术、液晶显示技术等显示技术，显示元件1可以是微显示器，例如有机发光二极管显示器件或者液晶显示器件等。显示元件1所显示的图像经过偏振转换元件2，偏振转换元件2设置在第1-第n图像的光和第n+1图像的光的传输路径中，偏振转换元件2可处于两种不同的转换状态，如在时序1至时序n时，偏振转换元件2可以将第1-第n图像的光转换为第一线偏振光，第二光调制元件4对第一线偏振光没有光焦度，第一光调制元件3可以使不同时序的第一线偏振光形成第1至第n像面的虚拟图像，并通过投影元件5及光投射元件后进入人眼，多个像面图像深度融合光场显示，深度融合显示具有高分辨率的优点；在时序n+1时，偏振转换元件2可以将第n+1图像的光转换为第二线偏振光，第一光调制元件3对第二线偏振光没有光焦度，第二光调制元件4对第二线偏振光具有光焦度，在第二光调制元件4的作用下，可以形成集成成像的三维图像，并通过投影元件5及光投射元件进入人眼，第二光调制元件4的三维图像可以位于前述的第一光调制元件产生的多个像面之外，因此可以扩展整个成像系统的景深范围，可以解决深度融合显示存在的景深受限的问题。

投影元件5可以为凸透镜、凹透镜或者其组合灯，且凸透镜、凹透镜的数量可以根据实际情况设定。

近眼显示装置与用户眼睛具有较近的距离，且近眼显示装置为双目近眼显示装置。图1、图5、图6中所示的眼球可以为用户的左眼或者右眼，用户眼睛距离近眼显示装置的距离可以不大于10厘米，进一步的，还可以不大于5厘米，此处不做具体限制。

本发明的实施例一提出一种近眼显示装置，通过用第一光调制元件可以使不同时序的第一线偏振光形成第1至第n像面的虚拟图像，实现深度融合光场显示；通过第二光调制元件使第二线偏振光，形成集成成像的三维图像。其中，深度融合显示能够弥补集成成像显示的分辨率劣化的缺陷，集成成像显示能够解决深度融合显示存在的景深受限的问题，深度融合显示图像和集成成像显示图像共同构成本发明实施例一的近眼显示装置的光场图像，其显示效果能够兼具高分辨率和大景深的优点。

第一光调制元件3可以有多种具体的设置方式，具体的，如图1、图5及图6-图8所示，第一光调制元件3可以设置为液晶透镜，可以通过系统控制单元的控制实现液晶透镜光焦度变化，使液晶透镜的光焦度按时序1~n进行调整，产生光焦度1至n，并通过投影元件5和光投射元件进入人眼，以形成第一至第n多个像面，每个像面的对应的第1-第n图像可以相同，当每个像面的对应的第1-第n图像不相同时，观察者可感知图像在第一至第n多个像面之间变化，可以避免用户眼睛长时间聚焦一个平面产生的不适感，可解决用户眼睛疲劳和眩晕的问题，且多个像面图像的深度融合实现光场显示，深度融合显示具有高分辨率的优点。

第二光调制元件4可以有多种具体的设置方式，具体的，如图2-图4所示，第二光调制元件4可以设置为双折射微透镜阵列；双折射微透镜阵列包括具有双折射率的微透镜阵列41和填充层42，其中，微透镜阵列41对第一线偏振光的折射率与填充层42的折射率相等，微透镜阵列41对第二线偏振光的折射率大于所述填充层42的折射率。例如：微透镜对第一线偏振光和第二线偏振光的折射率分别为n1和n2，填充层42的折射率始终为n1。当光线为第一偏振态时，微透镜阵列41的折射率和填充层42的折射率均为n1，此时双折射微透镜阵列相当于一平板玻璃，不具有光焦度（如图3所示）；当光线为第二偏振态时，此时微透镜阵列41的折射率为n2，且n2 > n1，双折射微透镜阵列对第二线偏振光具有光焦度，等效为一个微透镜阵列（如图4所示），且在微透镜阵列41的作用下，通过集成成像产生三维图像。

此外，如图1、图5、图6及图8所示，本发明实施例一提出的近眼显示装置，还可以包括：控制单元6，控制单元6与偏振分光元件2及第一光调制元件3（液晶透镜）电性连接，并对其进行控制。控制单元6可以使液晶透镜的光焦度按时序1~n进行调整，产生光焦度1至n。

如图1、图5、图6及图8所示，近眼显示装置还可以包括：图像渲染单元7，图像渲染单元7分别与控制单元6和显示元件1电性连接。控制单元6能够对图像渲染单元7进行控制，图像渲染单元7用于根据第1至n数据对应生成第1至n图像。控制单元6控制图像渲染单元7将所需图像按照第1至n时序输出到显示元件1，显示元件1显示的图像经过控制单元6控制的偏振转换元件2转换成相应的偏振态。

光投射元件可以有多种具体的设置方式，具体的，光投射元件可以设置为呈预设角度的第一透反元件81，第一透反元件81具有透射态和反射态。第一透反元件81可以为平面、球面、非球面或者自由曲面，对从投影元件5发出的光线进行反射，同时可以对环境光进行投透射，其不影响透射环境光。如图1所示，第一透反元件81的入光表面朝向投影元件5和人眼方向，上述的第一透反元件81的预设角度可以为与投影元件5的中轴线呈45度角。

光投射元件可以有多种具体的设置方式，具体的，光投射元件包括偏振分光元件82和图像传输元件83；偏振分光元件82用于将投影元件5投射出的第一线偏振光和第二线偏振光分别射向第一方向和第二方向，第一方向不同于第二方向；图像传输元件83用于在第1~n时序传输第1至第n像面的虚拟图像，且在第n+1时序传输三维虚拟图像传输用于集成成像的三维显示图像。如图5、图6所示，图像传输元件83在第1~n时序内，分别形成第1至第n像面的第1至第n虚像，第1至第n像面的第1至第n虚像的中心连线的延长线穿过偏振分光元件82，以利于近眼显示，第1至第n虚像与人眼的距离不同，第1至第n虚像进行深度融合形成光场现实的三维图像；图像传输元件83在第n+1时序内，形成集成成像的图像显示。

图像传输元件83包括第一图像传输部831和第二图像传输部832，第一图像传输部831和第二图像传输部832分别设置在偏振分光元件82的两侧；第一图像传输部831设置在偏振分光元件82的接光表面的一侧，第二图像传输部832设置在偏振分光元件82的接光表面的背侧；其中，接光表面为偏振分光元件82接收第一线偏振光和第二线偏振光的表面。如图5、图6所示，第二图像传输部832可以与显示元件5相对设置，显示元件5与偏振分光元件82的夹角为锐角，例如其夹角可以是45度。

第一图像传输部831包括第一相位延迟片311和第一反射面312，第一相位延迟片311设置在第一反射面312的入光侧，第一相位延迟片311用于接收射向第一方向的第一线偏振光并将其转变为第一圆偏振光，第一圆偏振光经第一反射面312反射后转变为第二圆偏振光，第一相位延迟311还用于将第二圆偏振光转变为第三线偏振光，第三线偏振光透过偏振分光元件82形成第1至第n像面的虚拟图像；第二图像传输部832包括第二相位延迟片321和第二反射面322，第二相位延迟片321设置在第二反射面322的入光侧，第二相位延迟片321用于接收射向第二方向的第二线偏振光并将其转变为第三圆偏振光，第三圆偏振光经第二反射面322反射后转变为第四圆偏振光，第二相位延迟片321还用于将第四圆偏振光转变为第四线偏振光，第四线偏振光经偏振分光元件82反射后形成三维虚拟图像。

第一反射面312和第二反射面322的光焦度不同。光焦度代表光学元件的偏折光线的能力，在光学元件的口径一致的情况下，光焦度与光学元件的的焦距呈反比，即焦距越小，光焦度越大。在设置时，只要保证第一反射面312和第二反射面322的光焦度不同即可，例如，第一反射面312的光焦度可以大于第二反射面322的光焦度，或，第一反射面312的光焦度还可以小于第二反射面322的光焦度。而第一反射面312和第二反射面322的反射率可以相同，从而使形成的多个像面的图像亮度一致，当然，第一反射面312和第二反射面322的反射率也可以不同，此处不做具体限制。

第一相位延迟片311和偏振分光元件82之间的夹角为锐角；第二相位延迟片321和偏振分光元件82之间的夹角为锐角。例如，第一相位延迟片311和偏振分光元件82之间的夹角可以为45度，第二相位延迟片321和偏振分光元件82之间的夹角可以为45度，第一相位延迟片311和第二相位延迟片321之间的夹角可以为90度。其中，第一相位延迟片311和第二相位延迟片321可以为四分之一波片。

如图6所示，光投射元件还包括第二透反元件84，第二透反元件84包括第一透反部841和第二透反部842，第一反射面312设置在第一透反部841和第二透反部842之间；其中，第一透反部841和第二透反部842的折射率相同。外界环境光通过由折射率匹配的第一透反部841和第二透反部842组成的第二透反元件84后进入人眼，由于包含第一反射面312的第二透反元件84对于外界环境光没有光焦度，所以对外界环境光没有影响，因此人眼能够观察到光场显示的图像和真实环境的叠加，实现一种基于光场显示的增强现实。

第二透反元件84由折射率相同的第一透反部841和第二透反部842中间夹一层第一反射面312构成，第一反射面312可以进行半透半反的镀膜，使得一部分从显示元件1发出的光线能够进行反射后进入人眼，第一反射面312对从显示元件1发出的光线具有一定的光焦度，能够扩大可视角度。

第一线偏振光和第四线偏振光具有第一偏振方向，第二线偏振光和第三线偏振光具有第二偏振方向，其中，第一偏振方向与第二偏振方向相互垂直；第一圆偏光与第二圆偏光的旋转方向相反，第三圆偏光和所述第四圆偏光的旋转方向相反。

具体的，第一线偏振光和第四线偏振光可以为S线偏振光，第二线偏振光和第三线偏振光可以为P线偏振光。

采用偏振分光元件82有利于光路的折叠，从而有利于减小近眼显示装置的尺寸。偏振分光元件82可以设置为反射S线偏振光并可以透射P线偏振光。当然，偏振分光元件82还可以设置为反射P线偏振光并可以透射S线偏振光，即，偏振分光元件82可以设置为反射S线偏振光和P线偏振光之一，并透射S线偏振光和P线偏振光之另一。

偏振分光元件82可以有多种具体的设置形式，具体的，如偏振分光元件82可以是偏振分光棱镜，偏振分光棱镜可以反射S线偏振光（例如，反射率为90%以上），且投射P线偏振光（例如，投射率为90%以上）。偏振分光元件82还可以为线栅偏光片，线栅偏光片可以包括多个彼此平行的金属线，每条金属线的宽度以及相邻的金属线的距离均为纳米级别。当入射光照到线栅偏光片时，偏振方向与金属线的延伸方向平行的线偏振光被反射，而偏振方向与金属线的延伸方向垂直的线偏振光被透射。

如图5、图6所示，在第1~n时序内，第1-第n图像的光被偏振转换元件转换为S线偏振光，S线偏振光经过投影元件5被投射到偏振分光元件82，投射到偏振分光元件82的S线偏振光背反射经过第一相位延迟片311，即被转化为第一圆偏光，第一圆偏光被第一反射面312反射后转变为第二圆偏振光，第一圆偏振光和第二圆偏振光的旋转方向不同。例如，第一圆偏振光可以是左旋，则第二圆偏振光为右旋，或，第一圆偏振光可以是右旋，则第二圆偏振光为左旋。第二圆偏振光经过第一相位延迟片311后被转换为P线偏振光。P线偏振光能够透过偏振分光元件82进入人眼，从而被人眼观察到第1至第n像面上显示的第1至第n显示图像，形成深度融合的显示图像。

在第n+1时序内，第n+1图像的光被偏振转换元件转换为P线偏振光，P线偏振光经过投影元件5被投射到偏振分光元件82，投射到偏振分光元件82的P线偏振光被偏振分光元件82透射并经第二相位延迟片321，即被转化为第三圆偏振光，第三圆偏振光被第二反射面322反射后转变为第四圆偏振光，第三圆偏振光和第四圆偏振光的旋转方向不同。例如，第三圆偏振光可以是左旋，则第四圆偏振光为右旋，或，第三圆偏振光可以是右旋，则第四圆偏振光为左旋。第四圆偏振光经过第二相位延迟片321后被转换为S线偏振光。S线偏振光能够被偏振分光元件82反射进入人眼，从而被人眼观察到集成成像的显示图像。

采用偏振分光元件82的光投射元件可以减小近眼显示装置的尺寸，采用时分复用方法形成两个偏振方向垂直的S线偏振光和P线偏振光，两种偏振光互不干扰，且光线在近眼显示装置的光路传播中没有光能损失，减少了能耗；由于第一透反元件81能够对环境光进行投透射，相比于采用第一透反元件81的光投射元件，采用偏振分光元件82及第一相位延迟片311和第二相位延迟片（四分之一波片）的使用，提高了偏振光线的光效率，增加了入眼亮度，能够提高近眼显示装置的显示亮度，可有效降低近眼显示装置的能耗。由于第一反射面312和第二反射面322可以是球面、非球面或者自由曲面，可以扩大近眼显示的视角。

实施例二

如图9所示，本发明的实施例二提出一种近眼显示方法，包括：

S1：显示元件1在第1~n时序显示第1-第n图像，以及在第n+1时序显示第n+1图像；

S2：偏振转换元件2将第1-第n图像的光转换为第一线偏振光，且将第n+1图像的光转换为第二线偏振光，其中，第一线偏振光和第二线偏振光的偏振方向不同；

S3：第一光调制元件3对第一线偏振光进行深度融合成像，以形成第1至第n像面的虚拟图像；

S4：第二光调制元件4对第二线偏振光进行集成成像，以显示三维虚拟图像；

S5：投影元件5对第一线偏振光和第二线偏振光进行投射；

S6：光投射元件对投影元件5投射出的第一线偏振光和第二线偏振光进行透射或反射后进行虚拟图像显示。

本发明的实施例二提出一种近眼显示方法，通过用第一光调制元件可以使不同时序的第一线偏振光形成第1至第n像面的虚拟图像，实现深度融合光场显示；通过第二光调制元件使第二线偏振光，形成集成成像的三维图像。其中，深度融合显示能够弥补集成成像显示的分辨率劣化的缺陷，集成成像显示能够解决深度融合显示存在的景深受限的问题，深度融合显示图像和集成成像显示图像共同构成本发明实施例一的近眼显示装置的光场图像，其显示效果能够兼具高分辨率和大景深的优点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：

显示元件，用于在第1~n时序依次显示第1-第n图像，且在第n+1时序显示第n+1图像，n为正整数；

偏振转换元件，用于将所述第1-第n图像的光转换为第一线偏振光，且将所述第n+1图像的光转换为第二线偏振光，其中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向不同；

第一光调制元件，用于对所述第一线偏振光进行深度融合成像，以形成第1至第n像面的虚拟图像；

第二光调制元件，用于对所述第二线偏振光进行集成成像，以显示三维虚拟图像；

投影元件，用于投射所述第一线偏振光和所述第二线偏振光；

光投射元件，用于对所述投影元件投射出的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行透射或反射后进行虚拟图像显示。

2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述第一光调制元件设置为液晶透镜，且所述液晶透镜的光焦度能够按时序1~n调整。

3.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述第二光调制元件设置为双折射微透镜阵列；

所述双折射微透镜阵列包括具有双折射率的微透镜阵列和填充层，其中，所述微透镜阵列对第一线偏振光的折射率与所述填充层的折射率相等，所述微透镜阵列对第二线偏振光的折射率大于所述填充层的折射率。

4.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述光投射元件设置为呈预设角度的第一透反元件，所述第一透反元件具有透射态和反射态。

5.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述光投射元件包括偏振分光元件和图像传输元件；

所述偏振分光元件用于将所述投影元件投射出的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光分别射向第一方向和第二方向，所述第一方向不同于所述第二方向；

所述图像传输元件用于在第1~n时序传输第1至第n像面的虚拟图像，且在第n+1时序传输用于集成成像的三维显示图像。

6.根据权利要求5所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述图像传输元件包括第一图像传输部和第二图像传输部，所述第一图像传输部和所述第二图像传输部分别设置在所述偏振分光元件的两侧；

所述第一图像传输部设置在所述偏振分光元件的接光表面的一侧，所述第二图像传输部设置在所述偏振分光元件的所述接光表面的背侧；

其中，所述接光表面为所述偏振分光元件接收所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的表面。

7.根据权利要求6所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述第一图像传输部包括第一相位延迟片和第一反射面，所述第一相位延迟片设置在所述第一反射面的入光侧，所述第一相位延迟片用于接收射向第一方向的所述第一线偏振光并将其转变为第一圆偏振光，所述第一圆偏振光经所述第一反射面反射后转变为第二圆偏振光，所述第一相位延迟片还用于将所述第二圆偏振光转变为第三线偏振光，所述第三线偏振光透过所述偏振分光元件形成第1至第n像面的虚拟图像；

所述第二图像传输部包括第二相位延迟片和第二反射面，所述第二相位延迟片设置在所述第二反射面的入光侧，所述第二相位延迟片用于接收射向第二方向的所述第二线偏振光并将其转变为第三圆偏振光，所述第三圆偏振光经所述第二反射面反射后转变为第四圆偏振光，所述第二相位延迟片还用于将所述第四圆偏振光转变为第四线偏振光，所述第四线偏振光经所述偏振分光元件反射后形成三维虚拟图像。

8.根据权利要求7所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述第一反射面和所述第二反射面的光焦度不同。

9.根据权利要求7所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述第一相位延迟片和所述偏振分光元件之间的夹角为锐角；

所述第二相位延迟片和所述偏振分光元件之间的夹角为锐角。

10.根据权利要求7-9中任一所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述光投射元件还包括第二透反元件，所述第二透反元件包括第一透反部和第二透反部，所述第一反射面设置在所述第一透反部和所述第二透反部之间；

其中，所述第一透反部和所述第二透反部的折射率相同。

11.根据权利要求7-9中任一所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述第一线偏振光和所述第四线偏振光具有第一偏振方向，所述第二线偏振光和所述第三线偏振光具有第二偏振方向，其中，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向相互垂直；

所述第一圆偏光与所述第二圆偏光的旋转方向相反，所述第三圆偏光和所述第四圆偏光的旋转方向相反。

12.根据权利要求11所述的近眼显示装置，其特征在于，

所述第一线偏振光和所述第四线偏振光为S线偏振光，所述第二线偏振光和所述第三线偏振光为P线偏振光。

13.一种近眼显示方法，其特征在于，包括：

显示元件在第1~n时序显示第1-第n图像，以及在第n+1时序显示第n+1图像；

偏振转换元件将所述第1-第n图像的光转换为第一线偏振光，且将所述第n+1图像的光转换为第二线偏振光，其中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向不同；

第一光调制元件对所述第一线偏振光进行深度融合成像，以形成第1至第n像面的虚拟图像；

第二光调制元件对所述第二线偏振光进行集成成像，以显示三维虚拟图像；

投影元件对所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行投射；

光投射元件对所述投影元件投射出的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行透射或反射后进行虚拟图像显示。

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