CN111443491A - 一种光学显示系统及控制方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光学显示系统及控制方法、显示装置，涉及显示技术领域，能满足薄型化的市场需求。光学显示系统包括显示屏；第一分光单元，设置在显示屏的显示侧；显示屏发出的光线经第一分光单元后，转换成第一类型偏振光；第一成像单元，设置在第一分光单元的出光侧；包括设置在第一成像单元入光面的分光膜；第二分光单元，设置在第一成像单元的出光侧；被配置为能够透射第一类型偏振光、反射第二类型偏振光；相位调制单元，至少设置在第一成像单元到第二分光单元的光路上；第一分光单元透射出的第一类型偏振光在第一成像单元和第二分光单元之间经过多次折返后，从第二分光单元的出光侧射出。本发明适用于光学显示系统的制作。

Description

一种光学显示系统及控制方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光学显示系统及控制方法、显示装置。
背景技术
虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)中采用的结构及光路如图1所示，显示器100产生的图像源经过传统光学透镜200的折射后，变成放大放远的虚像300，以利于人眼400观察。传统的VR光学系统，受到透镜焦距和后截距的限制，整体光路较长，一般在50mm以上，无法实现超薄，难以满足市场对于薄型化的需求。
发明内容
本发明的实施例提供一种光学显示系统及控制方法、显示装置，该光学显示系统能满足薄型化的市场需求。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供了一种光学显示系统，包括：
显示屏；
第一分光单元，设置在所述显示屏的显示侧；被配置为能够透射第一类型偏振光、阻挡第二类型偏振光；所述显示屏发出的光线经所述第一分光单元后，转换成所述第一类型偏振光；
第一成像单元，设置在所述第一分光单元的出光侧；所述第一成像单元包括设置在所述第一成像单元入光面的分光膜，所述分光膜能透射和反射光线；
第二分光单元，设置在所述第一成像单元的出光侧；被配置为能够透射所述第一类型偏振光、反射所述第二类型偏振光；
相位调制单元，至少设置在所述第一成像单元到所述第二分光单元的光路上，被配置为调制光线的相位，以实现所述第一类型偏振光和所述第二类型偏振光的相互转换；
其中，所述第一分光单元透射出的所述第一类型偏振光在所述第一成像单元和所述第二分光单元之间经过多次折返后，从所述第二分光单元的出光侧射出。
可选的，所述相位调制单元包括第一四分之一波片和第二四分之一波片；
所述第一四分之一波片设置在所述第一分光单元到所述第一成像单元的光路上；所述第二四分之一波片设置在所述第一成像单元到所述第二分光单元的光路上。
可选的，所述光学显示系统还包括：第二成像单元，设置在所述第二分光单元的出光侧。
可选的，所述第一成像单元还包括第一透镜，所述分光膜设置在所述第一透镜的入光面；
所述第二成像单元包括第二透镜。
可选的，所述第一透镜为玻璃透镜，所述第二透镜为塑料透镜。
可选的，所述第二成像单元还包括金属线栅膜，设置在所述第二透镜的入光面；
所述金属线栅膜被配置为能够透射所述第一类型偏振光、吸收所述第二类型偏振光。
可选的，所述相位调制单元设置在所述第一成像单元到所述第二分光单元的光路上；
所述相位调制单元还被配置为在不同的显示时段，对光线的相位进行不同角度的调制。
可选的，所述相位调制单元包括液晶相位调制器或者可移除的二分之一波片。
可选的，所述第一分光单元包括第一偏振片或者第二偏振片；
所述第一偏振片被配置为能够透射所述第一类型偏振光、反射所述第二类型偏振光；
所述第二偏振片被配置为能够透射所述第一类型偏振光、吸收所述第二类型偏振光。
可选的，所述第一成像单元还包括第一透镜，所述分光膜设置在所述第一透镜的入光面。
可选的，所述第二分光单元包括第三偏振片，所述第三偏振片被配置为透射所述第一类型偏振光、反射所述第二类型偏振光。
可选的，所述第一类型偏振光为P型偏振光，所述第二类型偏振光为S型偏振光；或者，所述第一类型偏振光为S型偏振光，所述第二类型偏振光为P型偏振光。
本发明的实施例提供了一种光学显示系统，包括：显示屏；第一分光单元，设置在所述显示屏的显示侧；被配置为能够透射第一类型偏振光、阻挡第二类型偏振光；所述显示屏发出的光线经所述第一分光单元后，转换成所述第一类型偏振光；第一成像单元，设置在所述第一分光单元的出光侧；所述第一成像单元包括设置在所述第一成像单元入光面的分光膜，所述分光膜能透射和反射光线；第二分光单元，设置在所述第一成像单元的出光侧；被配置为能够透射所述第一类型偏振光、反射所述第二类型偏振光；相位调制单元，至少设置在所述第一成像单元到所述第二分光单元的光路上，被配置为调制光线的相位，以实现所述第一类型偏振光和所述第二类型偏振光的相互转换；其中，所述第一分光单元透射出的所述第一类型偏振光在所述第一成像单元和所述第二分光单元之间经过多次折返后，从所述第二分光单元的出光侧射出。
该光学显示系统中，采用第一成像单元、相位调制单元和第二分光单元相结合的方式，使得第一分光单元透射出的第一类型偏振光在第一成像单元和所述第二分光单元之间多次折返，实现了光路的折叠，缩短了光路的实际长度，从而满足薄型化的要求。
另一方面，提供了一种显示装置，包括上述的光学显示系统。该显示装置具有轻薄化、显示效果好的特点。
再一方面，提供了一种如上述所述的光学显示系统的控制方法，包括：
在第一时段，向显示屏输入第一焦面图像信号；
控制所述显示屏显示所述第一焦面图像；所述显示屏发出的光线依次经第一分光单元后、第一成像单元后，形成对应第一焦距的放大图像；
控制相位调制单元在所述第一时段，对所述第一成像单元射出的光线的相位调制值为零度；所述相位调制单元调制后的光线经第二分光单元射出；
在第二时段，向所述显示屏输入第二焦面图像信号；
控制所述显示屏显示所述第二焦面图像；所述显示屏发出的光线经所述第一分光单元后，转换成第一类型偏振光；所述第一分光单元射出的所述第一类型偏振光在所述第一成像单元、所述相位调制单元和所述第二分光单元之间经过多次折返后，从所述第二分光单元的出光侧射出，并形成对应第二焦距的放大图像。
可选的，所述相位调制单元包括可移除的二分之一波片；
所述控制所述相位调制单元在所述第一时段，对所述第一成像单元射出的光线的相位调制值为零度包括：
在所述第一时段，移除所述二分之一波片。
本发明的实施例提供了一种光学显示系统的控制方法，该控制方法可以实现将显示屏显示的第一焦面图像转化成对应第一焦距的放大图像，将显示屏显示的第二焦面图像转换成对应第二焦距的放大图像，从而实现人眼看到两幅对应不同焦距的放大图像，进而减轻该光学显示系统的辐辏冲突问题，提高用户体验。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种VR结构图；
图2为本发明实施例提供的一种光学显示系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种光学显示系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种光学显示系统的结构示意图；
图5为图4中的二分之一波片被移除后的结构示意图；
图6为辐辏角的示意图。
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做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。
在本发明的实施例中，采用“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，仅为了清楚描述本发明实施例的技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
实施例一
本发明实施例提供了一种光学显示系统，参考图2所示，包括：
显示屏1；这里对于显示屏的类型不做限定，示例的，该显示屏可以是LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)显示屏、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)显示屏、Micro OLED微显示屏、Mini LED微显示屏中的任一种；还可以是DLP(Digital Light Processing，数字光处理)显示屏；还可以是LCOS(Liquid Crystal onSilicon，硅基液晶)显示屏等。另外，该显示屏可以是柔性屏，也可以是刚性屏(即非柔性屏)。实际应用中，可以根据用户需求选择。
第一分光单元2，设置在显示屏1的显示侧；被配置为能够透射第一类型偏振光、阻挡第二类型偏振光；显示屏发出的光线经第一分光单元后，转换成第一类型偏振光。
这里显示屏的显示侧是指显示屏发出光线的一侧，即出光侧。另外，第一类型偏振光和第二类型偏振光的偏振矢量不同。示例的，第一类型偏振光是P型偏振光(简称P光)，第二类型偏振光是S型偏振光(简称S光)；当然，第一类型偏振光也可以是S型偏振光，第二类型偏振光也可以是P型偏振光。实际中多选择前者。
下面说明P型偏振光和S型偏振光的含义。当光线以非垂直角度穿透光学元件(如分光镜)的表面时，反射和透射特性均依赖于偏振现象。这种情况下，使用的坐标系是用含有输入和反射光束的平面定义的。如果光线的偏振矢量在该平面内，则称为P型偏振光；如果偏振矢量垂直于该平面，则称为S型偏振光。
上述第一分光单元被配置为能够阻挡第二类型偏振光,这里对于阻挡的方式不做限定，示例的，可以是通过反射或者吸收方式进行阻挡。
这里对于第一分光单元的具体结构不做限定，只要能够实现透射第一类型偏振光、阻挡第二类型偏振光的功能即可。示例的，该第一分光单元可以是偏振片，该偏振片能够透射P光反射S光；或者该偏振片能够透射P光吸收S光。
第一成像单元3，设置在第一分光单元2的出光侧；第一成像单元包括设置在第一成像单元入光面的分光膜，分光膜能透射和反射光线。
上述第一成像单元可以包括单一透镜或者是多个透镜形成的组合(即多透镜组)。考虑到进一步降低厚度，可以选择单一透镜，此时，分光膜可以设置在该单一透镜的入光面。这里对于分光膜的设置方式不做限定，可以采用镀膜方式设置，也可以采用粘贴方式设置。实际中，多采用镀膜方式。这里对于分光膜的分光比不做限定，分光比即透射光线和反射光线的比例。示例的，分光比是5:5，即该分光膜能透射一半的光线、反射一半的光线，此时分光膜又称为半透半反膜；当然，分光膜的分光比还可以是其它比例，例如6:4、7:3等，这里不再列举。
第二分光单元4，设置在第一成像单元3的出光侧；被配置为能够透射第一类型偏振光、反射第二类型偏振光。
这里对于第二分光单元的具体结构不做限定，只要能满足可以透射第一类型偏振光、反射第二类型偏振光即可。若第一类型偏振光为P型偏振光，第二类型偏振光为S型偏振光，则该第二分光单元能够透射P型偏振光、反射S型偏振光。
相位调制单元5，至少设置在第一成像单元3到第二分光单元4的光路上，被配置为调制光线的相位，以实现第一类型偏振光和第二类型偏振光的相互转换。
其中，第一分光单元透射出的第一类型偏振光在第一成像单元和第二分光单元之间经过多次折返后，从第二分光单元的出光侧射出。
上述相位调制单元至少设置在第一成像单元到第二分光单元的光路上是指：相位调制单元如图2所示设置在第一成像单元到第二分光单元的光路上；或者，相位调制单元还可以设置在其它光路上，示例的，相位调制单元分别设置在第一成像单元到第二分光单元的光路上和第一分光单元到第一成像单元的光路上。具体的设置位置需要根据相位调制单元的结构选择。图2中，以第一分光单元透射出的第一类型偏振光在第一成像单元和第二分光单元之间经过两次折返为例进行绘示。当然，折返次数还可以大于2次，具体需要根据实际的光路结构确定。
这里对于相位调制单元的具体结构不做限定，示例的，该相位调制单元可以包括二分之一波片(又称λ/2波片)、四分之一波片(又称λ/4波片)、液晶相位调制器中的任一种。
上述光学显示系统可以应用在VR(Virtual Reality，虚拟现实)显示装置中，也可以用于其他包括折叠光学系统的显示装置中。
本发明的实施例提供了一种光学显示系统，包括：显示屏；第一分光单元，设置在显示屏的显示侧；被配置为能够透射第一类型偏振光、阻挡第二类型偏振光；显示屏发出的光线经第一分光单元后，转换成第一类型偏振光；第一成像单元，设置在所述第一分光单元的出光侧；所述第一成像单元包括设置在第一成像单元入光面的分光膜，分光膜能透射和反射光线；第二分光单元，设置在第一成像单元的出光侧；被配置为能够透射第一类型偏振光、反射第二类型偏振光；相位调制单元，至少设置在第一成像单元到第二分光单元的光路上，被配置为调制光线的相位，以实现第一类型偏振光和第二类型偏振光的相互转换；其中，第一分光单元透射出的第一类型偏振光在第一成像单元和第二分光单元之间经过多次折返后，从第二分光单元的出光侧射出。
该光学显示系统中，采用第一成像单元、相位调制单元和第二分光单元相结合的方式，使得第一分光单元透射出的第一类型偏振光在第一成像单元和第二分光单元之间多次折返，实现了光路的折叠，缩短了光路的实际长度，从而满足薄型化的要求。
根据相位调制单元的具体设置位置，下面提供两种不同的结构具体说明。
第一种，上述相位调制单元包括第一四分之一波片和第二四分之一波片；第一四分之一波片设置在第一分光单元到第一成像单元的光路上；第二四分之一波片设置在第一成像单元到第二分光单元的光路上。
上述四分之一波片(又称λ/4波片)是具有一定厚度的双折射单晶波片。一定波长的光垂直入射该波片时，出射的寻常光和非寻常光之间的相位差为1/4波长。在光路中，常用作使线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光；或者相反，以改变光线的偏振状态。
这样，第一分光单元透射出的第一类型偏振光经第一四分之一波片后，变成圆偏振光或者椭圆偏振光；接着，该圆偏振光或者椭圆偏振光经第一成像单元的放大后，到达第二四分之一波片；在第二四分之一波片的作用下，光线相位再次发生改变，转换成第二类型偏振光；然后，该第二类型偏振光被第二分光单元反射后，再射入第二四分之一波片，并在第二四分之一波片的作用下，转变为圆偏振光或椭圆偏振光；该圆偏振光或椭圆偏振光经第一成像单元的分光膜反射后，又折返至第二四分之一波片，同时相位发生变化；通过第二四分之一波片后，转变为第一类型偏振光；最终从第二分光单元的出光侧射出。即第一分光单元透射出的第一类型偏振光，在第一成像单元、第二四分之一波片和第二分光单元之间经过两次折返，最终从第二分光单元的出光侧射出。
可选的，为了提升像质，改善畸变现象，上述光学显示系统还包括：第二成像单元，设置在第二分光单元的出光侧。
上述第二成像单元可以包括单一透镜或者是多个透镜形成的组合(即多透镜组)。考虑到进一步降低厚度，可以选择单一透镜。
可选的，为了尽可能地降低重量和厚度，实现轻薄化，第一成像单元还包括第一透镜，分光膜设置在第一透镜的入光面；第二成像单元包括第二透镜。
在折叠光学系统中，光路折返的实现对光线相位的要求很严格，否则会有杂散光不良。进一步可选的，第一透镜为玻璃透镜，第二透镜为塑料透镜。这样，一方面可以避免杂散光不良；另一方面，第二透镜为塑料透镜，相比玻璃透镜，可以进一步减轻重量。即可以在保证像质的前提下，尽量轻薄。这里第二透镜可以是注塑型的塑料透镜。
为了进一步减轻杂散光带来的鬼影现象，第二成像单元还包括金属线栅膜，设置在第二透镜的入光面；金属线栅膜被配置为能够透射第一类型偏振光、吸收第二类型偏振光。即金属线栅膜起到只允许单一偏振方向光通过的作用。
现以图3所示的VR光学显示系统为例具体说明。
图3中，第一分光单元为吸收型偏振片21，能够透射P光、吸收S光；第一成像单元为单一玻璃透镜22，玻璃透镜22的入光面镀有半透半反膜(图3未示出)；第二分光单元为反射型偏振片23，能够透射P光、反射S光；相位调制单元包括第一λ/4波片24和第二λ/4波片25，第一λ/4波片24设置在吸收型偏振片21到玻璃透镜22的光路上，第二λ/4波片25设置在玻璃透镜22到反射型偏振片23的光路上；第二成像单元为单一塑料透镜26，设置在反射型偏振片23的出光侧，该塑料透镜的入光面设置有金属线栅膜(图3未示出)，该金属线栅膜能够透射P光、吸收S光。
参考图3所示，第一显示屏20发出的光线经吸收型偏振片21后，P光透射至第一λ/4波片24，S光被吸收；吸收型偏振片21透射出的P光经第一λ/4波片24后，变成左旋圆偏振光(从玻璃透镜22向第一λ/4波片24看过去)；接着，该左旋圆偏振光射入半透半反膜，一部分左旋圆偏振光透射过去并被玻璃透镜22放大，另一部分左旋圆偏振光被反射；经玻璃透镜22放大的左旋圆偏振光到达第二λ/4波片25，在第二λ/4波片25的作用下，光线相位再次发生改变，转换成S光；然后，该S光射向反射型偏振片23，并被其又反射至第二λ/4波片25，并在第二λ/4波片25的作用下，转变为右旋圆偏振光(从玻璃透镜22向第二λ/4波片25看过去)；该右旋圆偏振光经过玻璃透镜22，到达半透半反膜，并再次被反射，又经玻璃透镜22折返至第二λ/4波片25，同时转变为左旋圆偏振光(从第二λ/4波片25向玻璃透镜22看过去)；接着，通过第二λ/4波片25后，该左旋圆偏振光转变为P光；该P光穿过反射型偏振片23，到达塑料透镜26，并最终从塑料透镜26的出光侧射出。
即吸收型偏振片透射出的P光，在玻璃透镜、第二λ/4波片和反射型偏振片之间经过两次折返，最终从塑料透镜的出光侧射出。该VR光学显示系统的折叠光路中，采用1片式的玻璃透镜，以减少由应力双折射带来的相位异变，从而减少鬼影；同时，由于采用1片玻璃，尽可能地减轻系统重量。为了提升像质，该光学系统结合另一片塑料透镜，来改善畸变和像质问题；同时在塑料透镜的一侧镀膜制作金属线栅，起到只允许单一偏振方向光通过的作用，从而可以进一步减轻杂散光带来的鬼影现象。该VR光学显示系统，可实现超薄显示，同时在保证高像质和极大程度的改善杂散光的前提下，尽量减轻重量，且具有短焦的有益效果，最终实现高像质、低杂散光的轻薄化显示。
第二种，上述相位调制单元设置在第一成像单元到第二分光单元的光路上；相位调制单元还被配置为在不同的显示时段，对光线的相位进行不同角度的调制。
这里对于上述相位调制单元的调制角度不做限定，其可以是零度、90°、180°等等，具体需要根据实际结构而定。
进一步可选的，上述相位调制单元包括液晶相位调制器或者可移除的二分之一波片。
上述液晶相位调制器是一种光分离器，可以采用电控方式控制光线的转换。
上述二分之一波片(又称λ/2波片、半波片)，是指具有一定厚度的双折射晶体。当法向入射的光透过时，寻常光和非常光之间的位相差等于π或其奇数倍。二分之一波片可以对偏振光进行旋转。当线偏振光垂直入射到半波片，透射光仍为线偏振光。P型偏振光通过二分之一波片后，转换为S型偏振光；反之，S型偏振光通过二分之一波片后，转换为P型偏振光。
上述可移除的二分之一波片是指：可以采用手动或者电动方式，在相位调制单元的调制角度为零度时，将二分之一波片移除。需要说明的是，电动方式可以是一种机械方式，示例的，可以使用电机转轴将λ/2波片旋转卷起，从而使得λ/2波片不起作用，相当于空气或者平板不对光线的相位进行调制。
现以图4所示的VR光学显示系统为例具体说明。
图4中，第一分光单元和第二分光单元均为偏振片31，能够透射P光、反射S光；第一成像单元为lens(单一玻璃透镜)32，lens32的入光面镀有半透半反膜33；相位调制单元包括可移除的λ/2波片34，λ/2波片34设置在lens32到偏振片31(形成第二分光单元)的光路上。图4中，为了清楚地体现半透半反膜的作用，将半透半反膜33和lens32分开放置，实际中，半透半反膜33设置在lens32的入光面上。
参考图5所示，λ/2波片34被移除，图5用虚线表示λ/2波片34；此时，第二显示屏30发出表示焦面A1的场景的图像M1，图像M1的光线经偏振片31(形成第一分光单元)后，P光透射至半透半反膜33，S光被吸收；接着穿过半透半反膜33，一部分P光透射过去并被lens32放大，另一部分P光被反射；由于λ/2波片34被移除，经lens32放大的P光直接到达偏振片31(形成第二分光单元)，并从偏振片31射出。这样，在第二分光单元的出光侧，可以接收到经过lens32放大一次后的图像，该图像为位于焦距B1处的虚像N1。
参考图4所示，λ/2波片34未被移除，能发挥相位调制作用；此时，第二显示屏30发出表示焦面A2的场景的图像M2，图像M2的光线经偏振片31(形成第一分光单元)后，P光透射至半透半反膜33，S光被吸收；接着穿过半透半反膜33，50％的P光透射过去并被lens32放大，另一部分P光被反射；经lens32放大的P光到达λ/2波片34，由于λ/2波片的相位调制作用，变成S光；然后，S光到达另一偏振片31(形成第二分光单元)并被反射回去；再次经过λ/2波片34变成P光；光线经过lens32到达半透半反膜33，再次被50％反射，且光线相位变化，成为左旋圆偏光(从λ/2波片34向lens32看过去)；然后再次通过λ/2波片34，光线变为右旋圆偏光(从形成第二分光单元的偏振片31向λ/2波片34看过去)；然后再次通过形成第二分光单元的偏振片31，其中，圆偏振光中的P分量射出。这个过程中，光路被折叠，光线多次折返，lens32对光线进行了3次放大，形成对应于焦距B2处的虚像N2；同时，光路折叠后实际长度较短，实现超薄短焦。这样，在不同时段，可以看到不同焦距的图像。
需要说明的是，当人眼观看3D物体的时候，原理是左右两只眼睛分别看到了同一图像的不同显示，出现了视差，然后通过大脑把图像进行整合，从而实现立体的显示。这一过程中，两只眼睛分别通过晶状体调节焦点聚焦到虚像平面的位置，但是大脑整合以后，由于立体的物体和虚像平面之间的纵深差，眼睛需要进行辐辏转动。这样导致眼睛持续观看动态3D图像过程就会出现眼疲劳。在眼睛光学里，参考图6所示，辐辏指的是两只眼睛观看物体的时候，通过眼珠的转动，使得两只眼睛注视在同一物体上，两只眼睛之间的夹角。目前业界的VR显示装置或者AR(Augmented Reality，增强现实)显示装置均是采用单一焦点单一像距，那么用户在使用时，会由于辐辏冲突而产生眼疲劳和晕眩。
上述光学显示系统具有多焦距，可提供多焦面显示，能减轻观看者在持续观看动态3D图像过程时，容易出现眼疲劳和眩晕等不良体验，即能够极大减轻辐辏冲突，提高用户体验。同时，可以实现多景深的VR显示，具有光效高、体积小、且成本较低的特点。另外，该光学显示系统采用折叠光路，实际长度较短，能够实现超薄短焦，以满足轻量化的要求。
可选的，为了简化结构，第一分光单元包括第一偏振片或者第二偏振片；第一偏振片被配置为能够透射第一类型偏振光、反射第二类型偏振光，属于反射型偏振片；第二偏振片被配置为能够透射第一类型偏振光、吸收第二类型偏振光，属于吸收型偏振片。
若第一类型偏振光为P型偏振光，第二类型偏振光为S型偏振光，则上述第一偏振片被配置为能够透射P光、反射S光；第二偏振片被配置为能够透射P光、吸收S光。
可选的，上述第一成像单元还包括第一透镜，分光膜设置在第一透镜的入光面。
该第一成像单元可以是仅包括单透镜，该单透镜可以是凸透镜；当然，还可以是包括多个透镜形成的透镜组，该透镜组可以包括多个凸透镜的组合，或者包括凸透镜和凹透镜的组合等。该透镜可以使用双凸球面或者非球面镜片，作用是产生焦距，放大图像。考虑到进一步降低厚度，该成像单元包括单一透镜。
可选的，为了简化结构，第二分光单元包括第三偏振片，第三偏振片被配置为透射第一类型偏振光、反射第二类型偏振光，属于反射型偏振片。
若第一类型偏振光为P型偏振光，第二类型偏振光为S型偏振光，则上述第三偏振片被配置为能够透射P型偏振光、反射S型偏振光。
可选的，第一类型偏振光为P型偏振光，第二类型偏振光为S型偏振光；或者，第一类型偏振光为S型偏振光，第二类型偏振光为P型偏振光。这里不做限定，本发明实施例均以前者为例进行说明。
实施例二
本发明实施例提供了一种显示装置，包括实施例一提供的光学显示系统。
该显示装置可以是VR(Virtual Reality，虚拟现实)显示装置中，也可以是其他包括折叠光学系统的显示装置中。该显示装置具有轻薄化、短焦、显示效果好的特点。
实施例三
本发明实施例提供了一种光学显示系统的控制方法，该控制方法可应用于如图4所示的光学显示系统，该控制方法包括：
S01、在第一时段，向显示屏输入第一焦面图像信号。
S02、控制显示屏显示第一焦面图像；显示屏发出的光线依次经第一分光单元后、第一成像单元后，形成对应第一焦距的放大图像。
上述第一焦距是该光学显示系统包括的焦距。焦距也称为焦长，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指从透镜中心到光聚集之焦点的距离。
S03、控制相位调制单元在第一时段，对第一成像单元射出的光线的相位调制值为零度；相位调制单元调制后的光线经第二分光单元射出。
S04、在第二时段，向显示屏输入第二焦面图像信号。
第二焦面图像和第一焦面图像所处的焦面可以相同，也可以不同，为了达到更好的显示效果，选择后者。
S05、控制显示屏显示第二焦面图像；显示屏发出的光线经第一分光单元后，转换成第一类型偏振光；第一分光单元射出的第一类型偏振光在第一成像单元、相位调制单元和第二分光单元之间经过多次折返后，从第二分光单元的出光侧射出，并形成对应第二焦距的放大图像。
本发明的实施例提供了一种光学显示系统的控制方法，该控制方法可以实现将显示屏显示的第一焦面图像转化成对应第一焦距的放大图像，将显示屏显示的第二焦面图像转换成对应第二焦距的放大图像，从而实现人眼看到两幅对应不同焦距的放大图像，进而减轻该光学显示系统的辐辏冲突问题，提高用户体验。
可选的，相位调制单元包括可移除的二分之一波片；则S03、控制相位调制单元在第一时段，对第一成像单元射出的光线的相位调制值为零度包括：
在第一时段，移除二分之一波片。
这里可以采用手动或者电动方式，移除二分之一波片。需要说明的是，电动方式可以是一种机械方式，示例的，可以使用电机转轴将λ/2波片旋转卷起，从而使得λ/2波片不起作用，相当于空气或者平板不对光线的相位进行调制。
本实施例中涉及的光学显示系统的结构方面的内容，可以参考实施例一，本实施例不再赘述。
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 (15)

1.一种光学显示系统，其特征在于，包括：
显示屏；
第一分光单元，设置在所述显示屏的显示侧；被配置为能够透射第一类型偏振光、阻挡第二类型偏振光；所述显示屏发出的光线经所述第一分光单元后，转换成所述第一类型偏振光；
第一成像单元，设置在所述第一分光单元的出光侧；所述第一成像单元包括设置在所述第一成像单元入光面的分光膜，所述分光膜能透射和反射光线；
第二分光单元，设置在所述第一成像单元的出光侧；被配置为能够透射所述第一类型偏振光、反射所述第二类型偏振光；
相位调制单元，至少设置在所述第一成像单元到所述第二分光单元的光路上，被配置为调制光线的相位，以实现所述第一类型偏振光和所述第二类型偏振光的相互转换；
其中，所述第一分光单元透射出的所述第一类型偏振光在所述第一成像单元和所述第二分光单元之间经过多次折返后，从所述第二分光单元的出光侧射出。
2.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述相位调制单元包括第一四分之一波片和第二四分之一波片；
所述第一四分之一波片设置在所述第一分光单元到所述第一成像单元的光路上；所述第二四分之一波片设置在所述第一成像单元到所述第二分光单元的光路上。
3.根据权利要求2所述的光学显示系统，其特征在于，所述光学显示系统还包括：第二成像单元，设置在所述第二分光单元的出光侧。
4.根据权利要求3所述的光学显示系统，其特征在于，所述第一成像单元还包括第一透镜，所述分光膜设置在所述第一透镜的入光面；
所述第二成像单元包括第二透镜。
5.根据权利要求4所述的光学显示系统，其特征在于，所述第一透镜为玻璃透镜，所述第二透镜为塑料透镜。
6.根据权利要求4所述的光学显示系统，其特征在于，所述第二成像单元还包括金属线栅膜，设置在所述第二透镜的入光面；
所述金属线栅膜被配置为能够透射所述第一类型偏振光、吸收所述第二类型偏振光。
7.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述相位调制单元设置在所述第一成像单元到所述第二分光单元的光路上；
所述相位调制单元还被配置为在不同的显示时段，对光线的相位进行不同角度的调制。
8.根据权利要求7所述的光学显示系统，其特征在于，所述相位调制单元包括液晶相位调制器或者可移除的二分之一波片。
9.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述第一分光单元包括第一偏振片或者第二偏振片；
所述第一偏振片被配置为能够透射所述第一类型偏振光、反射所述第二类型偏振光；
所述第二偏振片被配置为能够透射所述第一类型偏振光、吸收所述第二类型偏振光。
10.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述第一成像单元还包括第一透镜，所述分光膜设置在所述第一透镜的入光面。
11.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述第二分光单元包括第三偏振片，所述第三偏振片被配置为透射所述第一类型偏振光、反射所述第二类型偏振光。
12.根据权利要求1-11任一项所述的光学显示系统，其特征在于，所述第一类型偏振光为P型偏振光，所述第二类型偏振光为S型偏振光；或者，所述第一类型偏振光为S型偏振光，所述第二类型偏振光为P型偏振光。
13.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的光学显示系统。
14.一种如权利要求7所述的光学显示系统的控制方法，其特征在于，包括：
在第一时段，向显示屏输入第一焦面图像信号；
控制所述显示屏显示所述第一焦面图像；所述显示屏发出的光线依次经第一分光单元后、第一成像单元后，形成对应第一焦距的放大图像；
控制相位调制单元在所述第一时段，对所述第一成像单元射出的光线的相位调制值为零度；所述相位调制单元调制后的光线经第二分光单元射出；
在第二时段，向所述显示屏输入第二焦面图像信号；
控制所述显示屏显示所述第二焦面图像；所述显示屏发出的光线经所述第一分光单元后，转换成第一类型偏振光；所述第一分光单元射出的所述第一类型偏振光在所述第一成像单元、所述相位调制单元和所述第二分光单元之间经过多次折返后，从所述第二分光单元的出光侧射出，并形成对应第二焦距的放大图像。
15.根据权利要求14所述的光学显示系统的控制方法，其特征在于，所述相位调制单元包括可移除的二分之一波片；
所述控制所述相位调制单元在所述第一时段，对所述第一成像单元射出的光线的相位调制值为零度包括：
在所述第一时段，移除所述二分之一波片。
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