CN111487786A - 一种光学显示系统及控制方法、显示装置 - Google Patents

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，可以极大减轻辐辏冲突。光学显示系统包括显示屏；第一分光单元，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或者第二类型偏振光；成像单元；第一分光单元射出的光线经成像单元后形成对应第一焦距的放大图像；第二分光单元；第一光路单元；第二分光单元透射出的第一类型偏振光经第一光路单元后，形成对应第二焦距的放大图像，被转换成第二类型偏振光；第二光路单元；第二分光单元反射出的第二类型偏振光经第二光路单元后，被转换成第一类型偏振光。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

人眼在观察现实世界的时候，依靠双目视差产生立体视觉。依据该原理，科研人员研究出VR(Virtual Reality，虚拟现实)产品和AR(Augmented Reality，增强现实)产品，以实现3D显示。

用户观看VR产品和AR产品的时候，左右两只眼睛可以分别看到同一场景在不同视角下的图像，从而产生视差；然后大脑对图像进行整合，进而实现立体显示。

在观看过程中，两只眼睛分别通过晶状体调节屈光度，使物体的像聚焦到视网膜的虚像平面。大脑对图像进行整合时，由于立体物体和虚像平面之间存在纵深差，眼睛需要进行辐辏转动来适应这种纵深差。

在VR或AR的相关显示技术中，通常采用单一焦点的光学设计方案，这样会使得用户在观看图像时无需进行屈光调节。那么，人眼的辐辏转动与屈光调节之间产生了冲突(即辐辏冲突)，则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，从而大大降低了用户体验。

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，该光学显示系统可以极大减轻辐辏冲突，进而提升用户体验。

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；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或者第二类型偏振光；

成像单元，设置在所述第一分光单元的出光侧；所述第一分光单元射出的光线经所述成像单元后形成对应第一焦距的放大图像；

第二分光单元，设置在所述成像单元的出光侧，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；

第一光路单元；所述第二分光单元透射出的所述第一类型偏振光经所述第一光路单元后，形成对应第二焦距的放大图像，并被转换成所述第二类型偏振光，再经所述第二分光单元反射至观察位置；

第二光路单元；所述第二分光单元反射出的所述第二类型偏振光经所述第二光路单元后，被转换成所述第一类型偏振光，再经所述第二分光单元透射至所述观察位置。

可选的，所述第一光路单元包括第一反射镜、以及设置在所述第二分光单元到所述第一反射镜的光路上的第一四分之一波片。

可选的，所述第二光路单元还被配置为能透射外界光线；所述外界光线依次经所述第二光路单元和所述第二分光单元透射至所述观察位置。

可选的，所述第二光路单元包括半透半反镜、以及设置在所述第二分光单元到所述半透半反镜的光路上的第二四分之一波片。

可选的，所述第二光路单元还被配置为：所述第二分光单元反射出的所述第二类型偏振光经所述第二光路单元后，形成对应第三焦距的放大图像；其中，所述第二焦距和所述第三焦距的大小不同。

可选的，所述第二光路单元包括第二反射镜、以及设置在所述第二分光单元到所述第二反射镜的光路上的第三四分之一波片，所述第一反射镜和所述第二反射镜的曲率不同。

可选的，所述第二分光单元包括偏振分光棱镜。

可选的，所述成像单元包括至少一个透镜。

可选的，所述第一分光单元包括液晶相位调制器或者偏振片。

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。

本发明的实施例提供了一种光学显示系统，该光学显示系统包括：显示屏；第一分光单元，设置在所述显示屏的显示侧；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或者第二类型偏振光；成像单元，设置在所述第一分光单元的出光侧；所述第一分光单元射出的光线经所述成像单元后形成对应第一焦距的放大图像；第二分光单元，设置在所述成像单元的出光侧，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；第一光路单元；所述第二分光单元透射出的所述第一类型偏振光经所述第一光路单元后，形成对应第二焦距的放大图像，并被转换成所述第二类型偏振光，再经所述第二分光单元反射至观察位置；第二光路单元；所述第二分光单元反射出的所述第二类型偏振光经所述第二光路单元后，被转换成所述第一类型偏振光，再经所述第二分光单元透射至所述观察位置。

该光学显示系统中，在显示屏发出的光线经第一分光单元转换成第一类型偏振光的情况下，第一类型偏振光依次经成像单元、第二分光单元、第一光路单元后，射入至观察位置；那么，显示屏发出的光线经成像单元和第一光路单元的放大后，在观察位置可以看到对应第二焦距的放大图像。在显示屏发出的光线经第一分光单元转换成第二类型偏振光的情况下，第二类型偏振光依次经成像单元、第二分光单元、第二光路单元后，射入至观察位置；那么，显示屏发出的光线经成像单元放大后，在观察位置可以看到对应第一焦距的放大图像。这样，人眼在看到两幅对应不同焦距的放大图像时，需要进行屈光调节；从而极大减轻了辐辏冲突，进而提高了用户体验。

另一方面，提供了一种显示装置，包括：上述所述的光学显示系统。该显示装置可以极大改善因辐辏冲突引起的人眼疲劳，具有用户体验高、光效高、体积小的特点。

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；

控制第一分光单元，使得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；所述第一类型偏振光依次经成像单元、第二分光单元、第一光路单元后，射入观察位置；

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；

控制第一分光单元，使得所述显示屏发出的光线经所述第一分光单元后，转换成第二类型偏振光；所述第二类型偏振光依次经所述成像单元、所述第二分光单元、第二光路单元后，射入所述观察位置。

可选的，所述第一分光单元包括偏振片，所述偏振片设置在所述显示屏的显示侧，所述偏振片包括第一类型偏振片和第二类型偏振片；

所述控制第一分光单元，使得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包括：

通过手动或者电动方式，移除所述第二类型偏振片，使得所述显示屏发出的光线经所述第一类型偏振片后，转换成第一类型偏振光；

所述控制第一分光单元，使得所述显示屏发出的光线经所述第一分光单元后，转换成第二类型偏振光包括：

通过手动或者电动方式，移除所述第一类型偏振片，使得所述显示屏发出的光线经所述第二类型偏振片后，转换成第一类型偏振光。

可选的，所述第一分光单元包括偏振片，所述偏振片贴合在所述显示屏的显示面，所述偏振片包括间隔设置的多个第一类型偏振片和多个第二类型偏振片；

所述在第一时段，向显示屏输入第一焦面图像信号包括：

在第一时段，向显示屏中与多个所述第一类型偏振片对应的像素输入第一焦面图像信号；

所述在第二时段，向显示屏输入第二焦面图像信号包括：

在第二时段，向显示屏中与多个所述第二类型偏振片对应的像素输入第二焦面图像信号。

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二焦距的放大图像，将显示屏显示的第二焦面图像转换成对应第一焦距的放大图像，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为本发明实施例提供的一种光学显示系统的结构示意图；

图2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3为图2的一种光路示意图；

图4为图2的另一种光路示意图；

图5为本发明实施例提供的一种偏振片的结构示意图。

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1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；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或者第二类型偏振光。

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)。

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。

这里对于第一分光单元的具体结构不做限定，只要能满足可以将显示屏发出的光线转换成第一类型偏振光或者第二类型偏振光即可。示例的，该第一分光单元可以是光分离器、偏振片等。

成像单元3，设置在第一分光单元2的出光侧；第一分光单元射出的光线经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。上述成像单元可以是单一透镜或者是多个透镜形成的组合(即多透镜组)。成像单元的作用是产生焦距，并放大图像。

第二分光单元4，设置在成像单元3的出光侧，被配置为透射第一类型偏振光、反射第二类型偏振光。

这里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。

第一光路单元5；第二分光单元透射出的第一类型偏振光经第一光路单元后，形成对应第二焦距的放大图像，并被转换成第二类型偏振光，再经第二分光单元反射至观察位置。

这里第二焦距同样是该光学显示系统包括的焦距。第二分光单元透射出的第一类型偏振光形成的图像对应第一焦距，第二分光单元透射出的第一类型偏振光经过第一光路单元后，形成的图像对应第二焦距。即该光学显示系统的第一焦距的形成依靠成像单元，而第二焦距的形成依靠成像单元和第一光路单元。

这里第一光路单元的具体结构不做限定。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，则第二分光单元透射出的P型偏振光经第一光路单元后，形成对应第二焦距的放大图像，并被转换成S型偏振光，再经第二分光单元反射至观察位置。

第二光路单元6；第二分光单元反射出的第二类型偏振光经第二光路单元后，被转换成第一类型偏振光，再经第二分光单元透射至观察位置。

这里第二光路单元的具体结构不做限定，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，则第二分光单元反射出的S型偏振光经第二光路单元后，被转换成P型偏振光，再经第二分光单元透射至观察位置。

需要说明的是，图1中，光线a依次经第一分光单元2、成像单元3、第二分光单元4、第一光路单元5、第二分光单元4，最终射入观察位置；光线b依次经第一分光单元2、成像单元3、第二分光单元4、第二光路单元6、第二分光单元4，最终射入观察位置。为了更清楚的区分，图1中光线a采用单箭头表示方向，光线b采用双箭头表示方向。

本发明的实施例提供了一种光学显示系统，该光学显示系统包括：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或者第二类型偏振光；成像单元，设置在第一分光单元的出光侧；第一分光单元射出的光线经成像单元后形成对应第一焦距的放大图像；第二分光单元，设置在成像单元的出光侧，被配置为透射第一类型偏振光、反射第二类型偏振光；第一光路单元；第二分光单元透射出的第一类型偏振光经第一光路单元后，形成对应第二焦距的放大图像，并被转换成第二类型偏振光，再经第二分光单元反射至观察位置；第二光路单元；第二分光单元反射出的第二类型偏振光经第二光路单元后，被转换成第一类型偏振光，再经第二分光单元透射至观察位置。

该光学显示系统中，在显示屏发出的光线经第一分光单元转换成第一类型偏振光的情况下，第一类型偏振光依次经成像单元、第二分光单元、第一光路单元后，射入至观察位置；那么，显示屏发出的光线经成像单元和第一光路单元的放大后，在观察位置可以看到对应第二焦距的放大图像。在显示屏发出的光线经第一分光单元转换成第二类型偏振光的情况下，第二类型偏振光依次经成像单元、第二分光单元、第二光路单元后，射入至观察位置；那么，显示屏发出的光线经成像单元放大后，在观察位置可以看到对应第一焦距的放大图像。这样，人眼在看到两幅对应不同焦距的放大图像时，需要进行屈光调节；从而极大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。

该光学显示系统包括第一焦距和第二焦距，从而能够形成多焦面的光学系统，进而实现多景深的显示效果。同时，该光学显示系统的光效高、体积小、成本较低。

可选的，考虑到降低制作难度，参考图2所示，第一光路单元5包括第一反射镜52、以及设置在第二分光单元到第一反射镜的光路上的第一四分之一波片51。

这里第一反射镜可以是球面或者非球面的单面反射镜，其作用是产生焦距，再次放大图像。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。

第二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到达第一反射镜的反射面，被反射镜放大和反射后，再次通过第一四分之一波片；光线在第一四分之一波片的作用下相位再次发生改变，转换成第二类型偏振光。最后，该第二类型偏振光经第二分光单元反射至观察位置。

下面具体说明第二光路单元的两种结构。

第一种，第二光路单元还被配置为能透射外界光线；外界光线依次经第二光路单元和第二分光单元透射至观察位置。

该种光学显示系统可以用于形成AR(Augmented Reality，增强现实)显示装置。

进一步可选的，参考图2所示，第二光路单元6包括半透半反镜62、以及设置在第二分光单元到半透半反镜的光路上的第二四分之一波片61。

这里半透半反镜可以是在平板玻璃上镀半透半反膜；还可以是在球面镜上镀半透半反膜，该球面镜可以是均匀厚度的球面镜，这样可以更好地保留外界光线的显示内容，不易发生图像失真；另外，该均匀球面镜的厚度可以是小于3mm，降低鬼影等不良现象。当然，这里的半透半反镜还可以是包括其它反射和透射比例的镀膜，而不仅限于反射和透射比例为1:1的半透半反膜。当然，实际多采用半透半反膜制作半透半反镜。

第二分光单元反射出的第二类型偏振光经第二四分之一波片后，相位发生改变，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到达半透半反镜，被半透半反镜反射后，再次通过第二四分之一波片；光线在第二四分之一波片的作用下相位再次发生改变，转换成第一类型偏振光。最后，该第一类型偏振光经第二分光单元透射至观察位置。同时，外界光线依次经过半透半反镜、第二四分之一波片、第二分光单元，透射至观察位置，以实现AR显示效果。

第二种，第二光路单元还被配置为：第二分光单元反射出的第二类型偏振光经第二光路单元后，形成对应第三焦距的放大图像；其中，第二焦距和第三焦距的大小不同。

这里第三焦距同样是该光学显示系统包括的焦距。第二分光单元反射出的第二类型偏振光形成的图像对应第一焦距，第二分光单元反射出的第二类型偏振光经过第二光路单元后，形成的图像对应第三焦距。即该光学显示系统的第一焦距的形成依靠成像单元，而第三焦距的形成依靠成像单元和第二光路单元。

该种光学显示系统可以用于形成VR(Virtual Reality，虚拟现实)显示装置。

进一步可选的，第二光路单元包括第二反射镜、以及设置在第二分光单元到第二反射镜的光路上的第三四分之一波片，第一反射镜和第二反射镜的曲率不同。

这里第二反射镜可以是球面或者非球面的单面反射镜，其作用是产生焦距，再次放大图像。第一反射镜和第二反射镜的曲率不同，则可以产生不同的焦距。

第二分光单元反射出的第二类型偏振光经第三四分之一波片后，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到达第二反射镜的反射面，被反射镜放大和反射后，再次通过第三四分之一波片；光线在第三四分之一波片的作用下相位再次发生改变，转换成第一类型偏振光。最后，该第一类型偏振光经第二分光单元透射至观察位置。

可选的，参考图2所示，第二分光单元包括偏振分光棱镜40。该偏振分光棱镜又称PBS分光棱镜，能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏振光。其中P型偏振光完全通过；而S型偏振光以45度角被反射，出射方向与P型偏振光成90度角。此偏振分光棱镜由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边的外侧镀有偏振分光介质膜。

可选的，成像单元包括至少一个透镜。该成像单元可以是如图2所示仅包括单透镜30，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。

可选的，第一分光单元包括液晶相位调制器或者偏振片。

该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。

该偏振片可以设置在显示屏的显示侧，其包括第一类型偏振片和第二类型偏振片，可以采用手动或者机械方式切换，以实现显示屏发出的光线实时转换成第一类型偏振光或者第二类型偏振光。

当然，参考图5所示，该偏振片还可以贴合在显示屏1的显示面，其包括间隔设置的多个第一类型偏振片21和多个第二类型偏振片22，这样可以通过控制显示屏的显示区域，从而实现将显示屏发出的光线转换成第一类型偏振光或者第二类型偏振光。示例的，在第一时段，向显示屏1中与多个第一类型偏振片21对应的像素11输入第一焦面图像信号。此时，显示屏中与多个第一类型偏振片对应的像素11发出的光线，经第一类型偏振片21转换成第一类型偏振光。在第二时段，向显示屏1中与多个第二类型偏振片22对应的像素12输入第二焦面图像信号。此时，显示屏1中与多个第二类型偏振片22对应的像素12发出的光线，经第二类型偏振片22转换成第二类型偏振光。

在第一类型偏振光是P型偏振光，第二类型偏振光是S型偏振光的情况下，上述第一类型偏振片是P型偏振片，第二类型偏振片是S型偏振片。

可选的，实际应用中，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。

下面以图2所示的光学显示系统详细说明本发明。

图2中，显示屏为Micro OLED显示屏10，第一分光单元为电动或者手动P/S光分离器20，成像单元为单一透镜30，第二分光单元为PBS分光棱镜40，第一光路单元包括第一反射镜52和第一λ/4波片51，第二光路单元包括半透半反镜62和第二λ/4波片61。

参考图3所示，由Micro OLED微显示屏10发出表示焦面A1的场景的图像M1，图像M1的光线经过电动或者手动P/S光分离器20，实现P光透过，S光被吸收。然后图像M1的P光，经过单一透镜(lens1)30实现1次放大，然后经过PBS分光棱镜40。因为PBS棱镜的作用是P光透过，S光反射，这里P光完全透过。然后P光经过第一λ/4波片51，变成左旋圆偏光(从lens2向第一λ/4波片看过去)，到达第一反射镜(lens2)52的反射面，被再次放大，并且往回传播再次通过第一λ/4波片51。然后光线的相位在第一λ/4波片作用下发生改变，变成S光。然后再次到达PBS棱镜40，被反射至人眼位置。这样人眼就接收到了经过lens1和lens2的2次放大后的图像，该图像为位于焦距B1处的虚像N1。

上述光学显示系统的光效为50％，仅在电动或者手动P/S光分离器处有理论损失。

参考图4所示，由Micro OLED微显示屏10发出表示焦面A2的场景的图像M2，图像M2的光线经过电动或者手动P/S光分离器20，实现S光透过，P光被吸收。然后图像M2的S光，经过单一透镜(lens1)30实现1次放大，然后经过PBS分光棱镜40。S光被反射至第二λ/4波片61和半透半反镜片62。然后S光经过第二λ/4波片61，变成右旋圆偏光(从半透半反镜片向第二λ/4波片看过去)，到达半透半反镜片62后，部分透过，部分被反射传播再次通过第二λ/4波片61。光线相位在第二λ/4波片作用下发生改变，变成P光。最后再次到达PBS棱镜40，全部透过至人眼位置。这样人眼就接收到了经过lens1的1次放大后的图像，该图像位于焦距B2处的虚像N2。同时由于PBS分光棱镜和半透半反镜片为透明状态，所以可以观察到外界景物，即外界光线也可以透过，被人眼接收，从而实现AR效果。

上述光学显示系统具有多焦距，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AR显示，具有光效高、体积小、且成本较低的特点。

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。

该显示装置可以极大改善因辐辏冲突引起的人眼疲劳，具有用户体验高、光效高、体积小的特点。该显示装置可以是VR(Virtual Reality，虚拟现实)显示装置，还可以是AR(Augmented Reality，增强现实)显示装置。

实施例三

本发明实施例提供了一种如实施例一提供的光学显示系统的控制方法，包括：

S01、在第一时段，向显示屏输入第一焦面图像信号。

焦面，又称焦平面，是指过焦点且垂直于系统主光轴的平面。

S02、控制显示屏显示第一焦面图像。

S03、控制第一分光单元，使得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；第一类型偏振光依次经成像单元、第二分光单元、第一光路单元后，射入观察位置。

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。

S06、控制第一分光单元，使得显示屏发出的光线经第一分光单元后，转换成第二类型偏振光；第二类型偏振光依次经成像单元、第二分光单元、第二光路单元后，射入观察位置。

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二焦距的放大图像，将显示屏显示的第二焦面图像转换成对应第一焦距的放大图像，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。

下面以第一分光单元包括的偏振片的两种结构分别说明第一分光单元，如何实现将显示屏发出的光线转换成第一类型偏振光或者第二类型偏振光。

第一种，第一分光单元包括偏振片，偏振片设置在显示屏的显示侧，偏振片包括第一类型偏振片和第二类型偏振片。

S03、控制第一分光单元，使得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包括：

通过手动或者电动方式，移除第二类型偏振片，使得显示屏发出的光线经第一类型偏振片后，转换成第一类型偏振光。

S06、控制第一分光单元，使得显示屏发出的光线经第一分光单元后，转换成第二类型偏振光包括：

通过手动或者电动方式，移除第一类型偏振片，使得显示屏发出的光线经第二类型偏振片后，转换成第一类型偏振光。

第二种，第一分光单元包括偏振片，偏振片贴合在显示屏的显示面，偏振片包括间隔设置的多个第一类型偏振片和多个第二类型偏振片。

S01、在第一时段，向显示屏输入第一焦面图像信号包括：

在第一时段，向显示屏中与多个第一类型偏振片对应的像素输入第一焦面图像信号。此时，与多个第二类型偏振片对应的像素不输入信号。

S04、在第二时段，向显示屏输入第二焦面图像信号包括：

在第二时段，向显示屏中与多个第二类型偏振片对应的像素输入第二焦面图像信号。此时，与多个第一类型偏振片对应的像素不输入信号。

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 (14)

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；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或者第二类型偏振光；

成像单元，设置在所述第一分光单元的出光侧；所述第一分光单元射出的光线经所述成像单元后形成对应第一焦距的放大图像；

第二分光单元，设置在所述成像单元的出光侧，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；

第一光路单元；所述第二分光单元透射出的所述第一类型偏振光经所述第一光路单元后，形成对应第二焦距的放大图像，并被转换成所述第二类型偏振光，再经所述第二分光单元反射至观察位置；

第二光路单元；所述第二分光单元反射出的所述第二类型偏振光经所述第二光路单元后，被转换成所述第一类型偏振光，再经所述第二分光单元透射至所述观察位置。

2.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述第一光路单元包括第一反射镜、以及设置在所述第二分光单元到所述第一反射镜的光路上的第一四分之一波片。

3.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述第二光路单元还被配置为能透射外界光线；所述外界光线依次经所述第二光路单元和所述第二分光单元透射至所述观察位置。

4.根据权利要求3所述的光学显示系统，其特征在于，所述第二光路单元包括半透半反镜、以及设置在所述第二分光单元到所述半透半反镜的光路上的第二四分之一波片。

5.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述第二光路单元还被配置为：所述第二分光单元反射出的所述第二类型偏振光经所述第二光路单元后，形成对应第三焦距的放大图像；其中，所述第二焦距和所述第三焦距的大小不同。

6.根据权利要求3所述的光学显示系统，其特征在于，所述第二光路单元包括第二反射镜、以及设置在所述第二分光单元到所述第二反射镜的光路上的第三四分之一波片，所述第一反射镜和所述第二反射镜的曲率不同。

7.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偏振分光棱镜。

8.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述成像单元包括至少一个透镜。

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液晶相位调制器或者偏振片。

10.根据权利要求1-9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。

11.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的光学显示系统。

12.一种如权利要求1-10任一项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；

控制第一分光单元，使得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；所述第一类型偏振光依次经成像单元、第二分光单元、第一光路单元后，射入观察位置；

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；

控制第一分光单元，使得所述显示屏发出的光线经所述第一分光单元后，转换成第二类型偏振光；所述第二类型偏振光依次经所述成像单元、所述第二分光单元、第二光路单元后，射入所述观察位置。

13.根据权利要求12所述的光学显示系统的控制方法，其特征在于，所述第一分光单元包括偏振片，所述偏振片设置在所述显示屏的显示侧，所述偏振片包括第一类型偏振片和第二类型偏振片；

所述控制第一分光单元，使得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包括：

通过手动或者电动方式，移除所述第二类型偏振片，使得所述显示屏发出的光线经所述第一类型偏振片后，转换成第一类型偏振光；

所述控制第一分光单元，使得所述显示屏发出的光线经所述第一分光单元后，转换成第二类型偏振光包括：

通过手动或者电动方式，移除所述第一类型偏振片，使得所述显示屏发出的光线经所述第二类型偏振片后，转换成第一类型偏振光。

14.根据权利要求12所述的光学显示系统的控制方法，其特征在于，所述第一分光单元包括偏振片，所述偏振片贴合在所述显示屏的显示面，所述偏振片包括间隔设置的多个第一类型偏振片和多个第二类型偏振片；

所述在第一时段，向显示屏输入第一焦面图像信号包括：

在第一时段，向显示屏中与多个所述第一类型偏振片对应的像素输入第一焦面图像信号；

所述在第二时段，向显示屏输入第二焦面图像信号包括：

在第二时段，向显示屏中与多个所述第二类型偏振片对应的像素输入第二焦面图像信号。

Images