CN111624782A - 光场调节模组及其控制方法、光场显示装置 - Google Patents

光场调节模组及其控制方法、光场显示装置 Download PDF

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CN111624782A CN202010604278.5A CN202010604278A CN111624782A CN 111624782 A CN111624782 A CN 111624782A CN 202010604278 A CN202010604278 A CN 202010604278A CN 111624782 A CN111624782 A CN 111624782A
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Abstract

本发明实施例提供一种光场调节模组及其控制方法、光场显示装置，可以解决光场显示装置显示的三维图像的景深范围较小的问题，该光场调节模组包括：圆偏光片，用于将入射至所述圆偏光片的光线转换为圆偏振光；光场复合面板，设置于所述圆偏光片的出光侧；所述光场复合面板包括n个层叠设置的景深调节面板；所述n个层叠设置的景深调节面板具有不同的焦距f；每个所述景深调节面板包括阵列排布的多个液晶相位调节透镜；每个所述液晶相位调节透镜用于调节所述圆偏振光的相位，以使得所述景深调节面板的光焦度φ可调；其中，|φ|＝1/f；或者，φ＝0；n≥2，n为整数；所述光场复合面板的光焦度φ0为各个所述景深调节面板的光焦度φ之和。

Description

光场调节模组及其控制方法、光场显示装置
技术领域
本申请涉及光场显示技术领域，尤其涉及一种光场调节模组及其控制方法、光场显示装置。
背景技术
目前，常见的裸眼3D显示，所显示的3D物体是通过向用户的左右眼分别显示不同的图像，形成的立体视觉，由于双眼立体视觉的3D显示存在辐辏调节冲突的问题，使得用户长时间佩戴时会造成眼睛的疲劳和眩晕。
光场显示技术可以通过提供类似于在真实环境中正常观看物体的立体效果来向用户提供浸入虚拟环境中的感觉。由于光场显示技术可以通过模拟自然三维物体的光场，实现自然的三维显示，从而可以降低人眼的疲劳和眩晕，受到人们越来越广泛的关注。
发明内容
本申请的实施例提供一种光场调节模组及其控制方法、光场显示装置，可以解决光场显示装置显示的三维图像的景深范围较小的问题。
为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面、提供一种光场调节模组，包括：圆偏光片，用于将入射至所述圆偏光片的光线转换为圆偏振光；光场复合面板，设置于所述圆偏光片的出光侧；所述光场复合面板包括n个层叠设置的景深调节面板；所述n个层叠设置的景深调节面板具有不同的焦距f；每个所述景深调节面板包括阵列排布的多个液晶相位调节透镜；每个所述液晶相位调节透镜用于调节所述圆偏振光的相位，以使得所述景深调节面板的光焦度φ可调；其中，|φ|＝1/f；或者，φ＝0；n≥2，n为整数；所述光场复合面板的光焦度φ0为各个所述景深调节面板的光焦度φ之和。
在一些实施例中，每个所述液晶相位调节透镜的初始相位为1/2λ；所述液晶相位调节透镜在没有电场作用下，将所述圆偏振光的圆偏振方向反向，并将所述圆偏振光偏折后输出，在电场作用下，将所述圆偏振光保持原有的圆偏振方向输出。
在一些实施例中，所述n个层叠设置的景深调节面板包括第一景深调节面板和第二景深调节面板；所述光场调节模组还包括分隔层，位于所述第一景深调节面板和所述第二景深调节面板之间，用于将所述第一景深调节面板和所述第二景深调节面板间隔开。
在一些实施例中，所述光场调节模组还包括多个可控半波片；每个所述可控半波片位于一个所述景深调节面板靠近所述圆偏光片的一侧；所述可控半波片的初始相位为0；所述可控半波片在没有电场作用时，将所述圆偏振光保持原有圆偏振方向输出，在电场作用下，对所述圆偏振光的圆偏振方向反向后输出。
在一些实施例中，所述光场调节模组还包括多个可控半波片；每个所述可控半波片位于一个所述景深调节面板靠近所述圆偏光片的一侧；所述可控半波片的初始相位为1/2λ；所述可控半波片在没有电场作用时，将所述圆偏振光的圆偏振方向反向后输出，在电场作用下，将所述圆偏振光保持原有的圆偏振方向输出。
在一些实施例中，所述可控半波片包括第一基板、第二基板、以及设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述可控半波片还包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层包括多个块状子电极；所述第一电极层和所述第二电极层用于形成施加在所述可控半波片上的电场。
在一些实施例中，光场调节模组还包括显示屏，用于向所述圆偏光片的入光侧提供入射光线。
在一些实施例中，所述显示屏包括多个像素岛组，每个所述像素岛组包括至少三个像素岛，所述至少三个像素岛分别显示不同颜色的光；每个所述像素岛包括阵列排布的多个子像素，同一所述像素岛内的子像素显示的颜色相同；其中，一个所述像素岛与一个所述液晶相位调节透镜对应。
第二方面、提供一种光场显示装置，所述光场显示装置包括如上述的光场调节模组，所述光场显示装置还包括：控制模块，与光场调节模组电连接，用于形成对圆偏振光的相位进行调节的电场；所述控制模块还具有预设的调节周期；图像渲染模块，与所述控制模块电连接；用于使显示屏根据所述调节周期进行显示。
第三方面、提供一种用于如上述的光调节模组的控制方法，所述控制方法包括：根据n个景深调节面板中，每个所述景深调节面板的光焦度φ，获取光场复合面板的光焦度φ0集合；在一个调节周期T内，控制至少一个所述景深调节面板中的所述液晶相位调节透镜，对入射的圆偏振光的相位进行调节，以使得所述光场复合面板的光焦度φ0依次为所述光焦度φ0集合中的元素；其中，
Figure BDA0002560379480000031
H＝30Hz，m为所述光焦度φ0集合中的元素的个数。
本发明实施例提供一种光场调节模组及其控制方法、光场显示装置，由于本发明实施例提供的光场调节模组包括光场复合面板，而光场复合面板包括n个层叠设置的景深调节面板，每个景深调节面板包括多个液晶相位调节透镜；液晶相位调节透镜用于调节圆偏振光的相位，以使得景深调节面板的光焦度φ可调也就是说，每个景深调节面板的光焦度φ都可以调节为φ、-φ、0这三种情况。并且由于n个层叠设置的景深调节面板具有不同的焦距f，即每个景深调节面板的焦距f均不相同，使得每个景深调节面板的光焦度φ不同，而光场复合面板的光焦度φ0为各个景深调节面板的光焦度φ之和，从而使得光场复合面板的光焦度φ0包括多种组合，而每种光焦度φ0可以得到一个景深范围ΔZ，因此，可以得到多个景深范围ΔZ，将多个景深范围ΔZ叠加即可以得到更大的景深范围ΔZ，这样一来，就可以扩展三维显示图像的景深范围ΔZ，在较大的景深范围内都能显示清晰的三维图像，增强了光场显示的成像性能。
在此基础上，由于每个景深调节面板都可以是一个正光焦度或者一个负光焦度，而正负光焦度的景深调节面板会在一些相差上起到相互抵消的作用，因此光场复合面板中利用景深调节面板的正负光焦度平衡相差，从而能够提升光场显示的显示效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为相关技术提供的一种光场显示装置的结构示意图；
图2为相关技术提供的另一种光场显示装置的结构示意图；
图3为相关技术提供的一种光场显示装置显示的三维图像的景深范围的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种光场显示装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种光场调节模组的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种景深调节面板的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种景深调节面板的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种液晶相位调节透镜中的聚合物液晶分子的排列方式的示意图；
图9a为本发明实施例图8在AA’向的剖面示意图；
图9b为本发明实施例图8在AA’向的剖面示意图；
图9c为本发明实施例图8在AA’向的剖面示意图；
图10为本发明实施例提供的一种液晶相位调节透镜的主动驱动模式；
图11为本发明实施例提供的另一种光场调节模组的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的一种液晶相位调节透镜的被动驱动模式；
图13为本发明实施例提供的一种可控半波片的结构示意图；
图14a为本发明实施例提供的另一种光场调节模组的结构示意图；
图14b为本发明实施例提供的再一种光场调节模组的结构示意图；
图15为本发明实施例提供的一种显示屏中的像素的排布方式以及与液晶相位调节透镜的对应关系；
图16为本发明实施例提供的另一种显示屏中的像素的排布方式以及与液晶相位调节透镜的对应关系；
图17为本发明实施例提供的另一种显示屏中的像素的排布方式以及与液晶相位调节透镜的对应关系；
图18为本发明实施例提供的再一种显示屏中的像素的排布方式以及与液晶相位调节透镜的对应关系；
图19为本发明实施例提供的一种光场显示装置显示的三维图像的景深范围的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，本申请中，“上”、“下”、“左”、“右”等方位术语可以包括但不限于相对附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语可以是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件附图所放置的方位的变化而相应地发生变化。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
光场显示的方法包括全息显示以及集成成像显示，相关技术中实现光场显示主要采用集成成像的显示方法。如图1和图2所示，集成成像显示的方法为，在显示屏1的前方(也就是显示屏1的出光侧)叠加一层透镜阵列2，通过在显示屏1上渲染集成成像的显示图像3，通过透镜阵列2对各个方向的光线进行控制，形成自然的三维显示。如图1所示，显示屏上的显示图像3通过透镜阵列2后，在显示空间(即满足物体成像关系的空间)内形成三维显示图像4。
在集成成像的光场显示装置中，显示屏1上的像素所携带的信息被透镜阵列2中的透镜成像成为三维图像。如图3所示，在显示空间的位置处形成中央景深面L，在中央景深面L的上下位置处的一定范围内形成集成成像的三维物体显示的景深范围ΔZ。景深范围ΔZ的大小是集成成像显示的一个重要的指标，景深范围ΔZ表示集成成像光场显示系统在多大空间范围内能够显示清晰的三维图像，景深范围ΔZ越大，集成成像光场显示系统的性能越好，即能够使得显示的三维图像在更大的范围内都能清晰的成像，获得更大的三维显示图像4的出屏效果，进而使得三维显示图像4更具有震撼感。
本发明实施例提供一种光场显示装置，该光场显示装置可以是手机、平板电脑、可穿戴设备、车载设备、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtual reality，VR)设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personaldigital assistant，PDA)等电子设备，本申请实施例对电子设备的具体类型不作任何限制。
如图4所示，光场显示装置1000包括光场调节模组10、控制模块11以及图像渲染模块12。
其中，控制模块11与光场调节模组10和图像渲染模块12电连接，图像渲染模块12与光场调节模组10电连接。
控制模块11用于形成对圆偏振光的相位进行调节的电场，该电场施加在光场调节模组10上，以使得通过光场调节模组10在显示空间内所显示的三维显示图像4的景深范围ΔZ可调；此外，控制模块11还具有预设的调节周期，并将预设的调节周期输入至图像渲染模块12，图像渲染模块12控制光场调节模组10按照预设的调节周期进行显示。
示例性的，控制模块11包括一个或多个处理器，处理器可以是一个通用中央处理器(central processing unit，CPU)，微处理器等。示例的，CPU可以为单核处理器(single-CPU)，也可以为多核(multi-CPU)处理器。在此基础上，控制模块11还包括存储器，存储器用于存储预设的调节周期。图像渲染模块12例如可以为图像处理器，图像处理器根据预设的调节周期将显示屏1所要显示的图像进行渲染，以使得光场显示装置1000按照预设的调节周期进行显示。
需要说明的是，光学器件(光学透镜)通常通过光程的累积实现光的相位或者偏振的改变，而超表面可以打破折射光学中的光程限制实现相位、振幅、偏振等物理量的突变，实现平面化的复杂功能。超表面透镜能利用超表面对光线的相位调制实现透镜的功能，实现了超薄光学透镜替代了原有的光学透镜。本发明实施例中的液晶相位调节透镜2101即为超薄光学透镜，也可称为PB Lens(Pancharatnam-Berry Lens)，PB Lens是属于超表面透镜的一种，它是一种由聚合物液晶通过特殊的定向排列形成的具有光调制功能的光学透镜。其制备过程是通过干涉曝光取向层材料形成满足光学相位调整需求的液晶取向层，再通过涂覆聚合物液晶进行UV固化后形成具有偏振选择性光调制功能。PB Lens具有偏振选择性，对于不同偏振态的入射光线表现为不同的光焦度特性，所以需要控制入射光线的偏振态来满足设计所需的光焦度特性。基于此，本发明实施例提供一种光场调节模组10，可以应用于上述的光场显示装置1000中。
如图5所示，光场调节模组10包括圆偏光片20和光场复合面板21，光场复合面板21包括n个层叠设置的景深调节面板210。
其中，圆偏光片20用于将入射至圆偏光片20的光线转换为圆偏振光。示例性的，圆偏振光的方向包括左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
如图6和图7所示，每个景深调节面板210包括阵列排布的多个液晶相位调节透镜2101。
此处，每个景深调节面板210中的每个液晶相位调节透镜2101一一对应，从而共同形成光场复合面板21。需要说明的是，本发明实施例中的液晶相位调节透镜2101即为上述的PB Lens。
如图8所示，液晶相位调节透镜2101包括多个聚合物液晶分子，多个聚合物液晶分子呈环状排列，从而使得液晶相位调节透镜2101具有光焦度特性。
在一些实施例中，如图6所示，多个液晶相位调节透镜2101为多个独立的个体，即多个液晶相位调节透镜2101为多个单独的液晶盒。在另一些实施例中，如图7所示，多个液晶相位调节透镜2101为一体结构，即多个液晶相位调节透镜2101中的聚合物液晶分子共同排列在相对设置的两个基板的中间。由于聚合物液晶分子具有流动性，因此，相邻两个液晶相位调节透镜2101之间还设置有挡墙2102，挡墙2102用于将相邻两个液晶相位调节透镜2101中的聚合物液晶分子间隔开，即挡墙2102的位置没有聚合物液晶分子。
本领域技术人员应当明白，多个液晶分子相对的两侧还设置有取向层，取向层用于控制多个液晶分子的初始状态的排列方向。在多个液晶相位调节透镜2101为多个单独的液晶盒的情况下，每个液晶相位调节透镜2101的相对两侧均设置有取向层，即每个液晶相位调节透镜2101相对两侧的取向层也为独立的个体，相邻两个液晶相位调节透镜2101之间不设置取向层。在多个液晶相位调节透镜2101为一体结构的情况下，如图7所示，每个液晶相位调节透镜2101的相对两侧的取向层为一整层，即取向层覆盖所有的液晶相位调节透镜2101，而由于相邻两个液晶相位调节透镜2101之间还设置有挡墙2102，因此对应于每个液晶相位调节透镜2101区域的取向层用于控制一个液晶相位调节透镜2101中的液晶分子的初始状态的排列方向。
此处，在多个液晶相位调节透镜2101为多个单独的液晶盒的情况下，一个单独的液晶盒中的聚合物液晶分子的排列方式呈环状排列。在多个液晶相位调节透镜2101为一体结构的情况下，相对设置的两个取向图案2103所对应的液晶相位调节透镜2101中的聚合物液晶分子呈环状排列。
基于上述，n个层叠设置的景深调节面板210具有不同的焦距f。由于每个景深调节面板210包括多个液晶相位调节透镜2101，因此同一景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101的焦距f均相同。此外，由于n个层叠设置的景深调节面板210具有不同的焦距f，因此入射光线在经过不同的景深调节面板210后，具有不同的光焦度φ，光焦度φ与焦距f的关系为，|φ|＝1/f；或者，φ＝0。
在此基础上，当入射至景深调节面板210的光线为经过圆偏振片20后的圆偏振光，每个液晶相位调节透镜2101用于调节圆偏振光的相位，以使得景深调节面板210的光焦度φ可调。
示例性的，如图9a、图9b以及图9c所示，图9a、图9b以及图9c为图8在AA’向的剖面示意图。
如图9a所示，当经过圆偏振片20后的圆偏振光为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光经过液晶相位调节透镜2101后，液晶相位调节透镜2101对左旋圆偏振光的相位进行调节，使其变为右旋圆偏振光，即经过液晶相位调节透镜2101后出射的光线为右旋圆偏振光；此时，液晶相位调节透镜2101对圆偏振光的光线进行汇聚，其景深调节面板210的光焦度为φ。
如图9b所示，当经过圆偏振片20后的圆偏振光为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光经过液晶相位调节透镜2101后，液晶相位调节透镜2101对右旋圆偏振光的相位进行调节，使其变为左旋圆偏振光，即经过液晶相位调节透镜2101后出射的光线为左旋圆偏振光；此时，液晶相位调节透镜2101对圆偏振光的光线进行扩散，其景深调节面板210的光焦度为-φ。
如图9c所示，当经过圆偏振片20后的圆偏振光为右旋圆偏振光或者为左旋圆偏振光，右旋圆偏振光或者左旋圆偏振光经过液晶相位调节透镜2101后，液晶相位调节透镜2101对右旋圆偏振光或者左旋圆偏振光的相位不进行调节，即当圆偏振光为右旋圆偏振光时，经过液晶相位调节透镜2101后出射的光线依然为右旋圆偏振光；当圆偏振光为左旋圆偏振光时，经过液晶相位调节透镜2101后出射的光线依然为左旋圆偏振光。此时，液晶相位调节透镜2101对圆偏振光的光线不汇聚也不扩散，其景深调节面板210的光焦度为0。
在此基础上，光场复合面板21的光焦度φ0为各个景深调节面板210的光焦度φ之和。基于上述可知，每个景深调节面板210的光焦度具有φ、-φ、0三种情况，光场复合面板21包括至少两个层叠设置的景深调节面板210，即n≥2，并且由于每个景深调节面板210的焦距f不同，因此使得每个景深调节面板210的光焦度φ也不同，从而当光场复合面板21包括n个层叠设置的景深调节面板210时，可以得到多个光场复合面板21的光焦度φ0，而一个光焦度φ0对应得到一个景深范围ΔZ，从而使得光场调节模组10具有多个景深范围ΔZ，即扩大了三维显示图像的景深范围ΔZ。
综上所述，由于本发明实施例提供的光场调节模组10包括光场复合面板21，而光场复合面板21包括n个层叠设置的景深调节面板210，每个景深调节面板210包括多个液晶相位调节透镜2101；液晶相位调节透镜2101用于调节圆偏振光的相位，以使得景深调节面板210的光焦度φ可调也就是说，每个景深调节面板210的光焦度φ都可以调节为φ、-φ、0这三种情况。并且由于n个层叠设置的景深调节面板210具有不同的焦距f，即每个景深调节面板210的焦距f均不相同，使得每个景深调节面板210的光焦度φ不同，而光场复合面板21的光焦度φ0为各个景深调节面板210的光焦度φ之和，从而使得光场复合面板21的光焦度φ0包括多种组合，而每种光焦度φ0可以得到一个景深范围ΔZ，因此，可以得到多个景深范围ΔZ，将多个景深范围ΔZ叠加即可以得到更大的景深范围ΔZ，这样一来，就可以扩展三维显示图像的景深范围ΔZ，在较大的景深范围内都能显示清晰的三维图像，增强了光场显示的成像性能。
在此基础上，由于每个景深调节面板210都可以是一个正光焦度或者一个负光焦度，而正负光焦度的景深调节面板210会在一些相差上起到相互抵消的作用，因此光场复合面板21中利用景深调节面板210的正负光焦度平衡相差，从而能够提升光场显示的显示效果。
在一些实施例中，每个液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ；这里，由于每个景深调节面板210均包括多个液晶相位调节透镜2101，因此多个景深调节面板210中的每个液晶相位调节透镜2101的初始相位均相同，为1/2λ；其中，λ为波长。在此基础上，液晶相位调节透镜2101在没有电场的作用下，将圆偏振光的圆偏振方向反向，并将圆偏振光偏折后输出，在电场的作用下，将圆偏振光保持原有的圆偏振方向输出。
示例性的，如图10所示，液晶相位调节透镜2101在没有电场的作用下，当圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光时，液晶相位调节透镜2101将左旋圆偏振光变为右旋圆偏振光后输出；或者，当圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光时，液晶相位调节透镜2101将右旋圆偏振光变为左旋圆偏振光后输出。
液晶相位调节透镜2101在电场的作用下，当圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光时，液晶相位调节透镜2101保持左旋圆偏振光输出；或者，当圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光时，液晶相位调节透镜2101保持右旋圆偏振光输出。
图10示出了圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，在没有电场的作用下，液晶相位调节透镜2101将左旋圆偏振光变为右旋圆偏振光后输出；在电场的作用下，液晶相位调节透镜2101保持左旋圆偏振光输出。
在另一些实施例中，n个层叠设置的景深调节面板210包括第一景深调节面板210a和第二景深调节面板210b。再次参考图5所示，第一景深调节面板210a和第二景深调节面板210b可以为n个层叠设置的景深调节面板210中任意相邻的两个景深调节面板210。
可选的，第一景深调节面板210a可以是相对于第二景深调节面板210b靠近圆偏光片20设置；也可以是相对于第二景深调节面板210b远离圆偏光片20设置，本发明实施例对此不进行限定。图5以第一景深调节面板210a相对于第二景深调节面板210b靠近圆偏光片20设置为例进行示意。
第一景深调节面板210a中每个液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ，液晶相位调节透镜2101在没有电场的作用下，将圆偏振光的圆偏振方向反向后输出，在电场的作用下，将圆偏振光保持原有的圆偏振方向输出。
示例性的，当第一景深调节面板210a相对于第二景深调节面板210b靠近圆偏光片20设置时，可以是第一景深调节面板210a中的液晶相位调节透镜2101没有电场的作用，第二景深调节面板210b中液晶相位调节透镜2101有电场的作用；也可以是第一景深调节面板210a中的液晶相位调节透镜2101有电场的作用，第二景深调节面板210b中液晶相位调节透镜2101没有电场的作用；还可以是第一景深调节面板210a中的液晶相位调节透镜2101没有电场的作用，第二景深调节面板210b中液晶相位调节透镜2101没有电场的作用；还可以是第一景深调节面板210a中的液晶相位调节透镜2101有电场的作用，第二景深调节面板210b中液晶相位调节透镜2101有电场的作用。
同理，当第一景深调节面板210a相对于第二景深调节面板210b远离圆偏光片20设置时，第一景深调节面板210a和第二景深调节面板210b是否具有电场的作用可以参考上述实施例，此处不再赘述。
需要说明的是，对于第一景深调节面板210a中每个液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ时，液晶相位调节透镜2101在是否具有电场的作用下，对圆偏振光的圆偏振方向的调节可以参考上述实施例，此处不再一一赘述。
基于上述，本发明实施例的液晶相位调节透镜2101还包括位于液晶相位调节透镜2101相对两侧的电极，其中一个电极为一整层，例如可以为公共电极，另一个电极包括多个电极图案。分别向相对两侧的电极施加电压时，相对两侧的电极可以形成电场，该电场用于驱动液晶相位调节透镜2101的相位发生改变，以调节圆偏振光的圆偏振方向以及圆偏振光的偏折程度(即景深调节面板210的光焦度φ)。应当理解到，一个电极图案与一个液晶相位调节透镜2101对应。
结合上述任一种实施例，如图5所示，光场调节模组10还包括分隔层211，分隔层211位于相邻两个景深调节面板210之间，用于将相邻两个景深调节面板210间隔开。这样设计，能够确保相邻两个景深调节面板210之间具有一定的距离，可以使得圆偏振光的圆偏振方向在相邻两个景深调节面板210之间发生旋转且互不影响。
这里需要说明的是，在光场调节模组10包括分隔层211的情况下，每个液晶相位调节透镜2101用于调节圆偏振光20的相位的方法可以称为主动驱动模式。
以光场复合面板21包括两个层叠设置的景深调节面板210，且液晶相位调节透镜2101的驱动模式为主动驱动模式为例，可以参考图10所示，作为一种可能的实施例，例如圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个景深调节面板210后，在没有电场的作用下，从第一个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，且圆偏振光偏折后汇聚，即第一个景深调节面板210光焦度为φ1；右旋圆偏振光入射至第二个景深调节面板210，在电场的作用下，从第二个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，即第二个景深调节面板210的光焦度为0，此时，光场复合面板21的光焦度φ0为φ1。
又例如，圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个景深调节面板210后，在电场的作用下，从第一个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，即第一个景深调节面板210光焦度为0；左旋圆偏振光入射至第二个景深调节面板210，在没有电场的作用下，从第二个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，且圆偏振光偏折后汇聚，即第二个景深调节面板210的光焦度为φ2，此时，光场复合面板21的光焦度φ0为φ2。
又例如，圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个景深调节面板210后，在没有电场的作用下，从第一个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，且圆偏振光偏折后汇聚，即第一个景深调节面板210光焦度为φ1；右旋圆偏振光入射至第二个景深调节面板210，在没有电场的作用下，从第二个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，且圆偏振光偏折后扩散，即第二个景深调节面板210的光焦度为-φ2，此时，光场复合面板21的光焦度φ0为φ2-φ1。
又例如，圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个景深调节面板210后，在电场的作用下，从第一个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，即第一个景深调节面板210光焦度为0；右旋圆偏振光入射至第二个景深调节面板210，在有电场的作用下，从第二个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，即第二个景深调节面板210的光焦度为0，此时，光场复合面板21的光焦度φ0为0。
综上所述，当液晶相位调节透镜2101的驱动模式为主动驱动模式时，在光场复合面板21包括两个层叠设置的景深调节面板210的情况下，光场复合面板21的光焦度φ0包括4种组合。应当理解到，当光场复合面板21的光焦度φ0为0时，即光场复合面板21没有光焦度，也就是说，光场调节模组10在显示空间内没有形成景深范围ΔZ，因此可以忽略上述情况，即光场复合面板21的光焦度φ0包括3种组合，综上可以得出，当光场复合面板21包括n个层叠设置的景深调节面板210时，光场复合面板21的光焦度φ0包括2n-1种组合，从而可以得到2n-1个景深范围ΔZ。
如图11所示，光场调节模组10还包括多个可控半波片212，每个可控半波片212位于一个景深调节面板210靠近圆偏光片20的一侧，即一个可控半波片212与一个景深调节面板210相对应。
在一些实施例中，可控半波片212的初始相位为1/2λ；可控半波片212在没有电场作用时，将圆偏振光的圆偏振方向反向后输出，在电场的作用下，将圆偏振光保持原有的圆偏振方向输出。
示例性的，可控半波片212在没有电场的作用下，当圆偏振光为左旋圆偏振光时，可控半波片212将左旋圆偏振光变为右旋圆偏振光后输出；或者，当圆偏振光为右旋圆偏振光时，可控半波片212将右旋圆偏振光变为左旋圆偏振光后输出。
同理，可控半波片212在电场的作用下，当圆偏振光为左旋圆偏振光时，可控半波片212保持左旋圆偏振光输出；或者，当圆偏振光为右旋圆偏振光时，可控半波片212保持右旋圆偏振光输出。
在另一些实施例中，可控半波片212的初始相位为0；可控半波片212在没有电场作用时，将圆偏振光保持原有的圆偏振方向输出，在电场的作用下，将圆偏振光的圆偏振方向反向后输出。
示例性的，如图12所示，可控半波片212在没有电场的作用下，当圆偏振光为左旋圆偏振光时，可控半波片212保持左旋圆偏振光输出；或者，当圆偏振光为右旋圆偏振光时，可控半波片212保持右旋圆偏振光输出。
同理，可控半波片212在电场的作用下，当圆偏振光为左旋圆偏振光时，可控半波片212将左旋圆偏振光变为右旋圆偏振光后输出；或者，当圆偏振光为右旋圆偏振光时，可控半波片212将右旋圆偏振光变为左旋圆偏振光后输出。
图12示出了可控半波片212的初始相位为0，圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光。此外，图12还示出了液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ，且没有电场的作用，在此基础上，可控半波片212在没有电场的作用下，可控半波片212保持左旋圆偏振光输出，输出的左旋圆偏振光进入到液晶相位调节透镜2101，由于液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ，因此将左旋圆偏振光反向为右旋圆偏振光后输出。可控半波片212在电场的作用下，可控半波片212将左旋圆偏振光变为右旋圆偏振光后输出，输出的右旋圆偏振光进入到液晶相位调节透镜2101，由于液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ，因此将右旋圆偏振光反向为左旋圆偏振光后输出。
这里需要说明的是，在光场调节模组10包括可控半波片212的情况下，每个液晶相位调节透镜2101用于调节圆偏振光20的相位的方法可以称为被动驱动模式。
以光场复合面板21包括两个层叠设置的景深调节面板210，则光场调节模组10还包括两个可控半波片212，且液晶相位调节透镜2101的驱动模式为被动驱动模式为例，可以参考图12所示，作为一种可能的实施例，在可控半波片212的初始相位为0，液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ的情况下，例如，圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个可控半波片212后，在没有电场的作用下，从第一个可控半波片212出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个景深调节面板210后，从第一个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，即第一个景深调节面板210光焦度为φ1；右旋圆偏振光入射至第二个可控半波片212后，在电场的作用下，从第二个可控半波片212出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第二个景深调节面板210后，从第二个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，即第二个景深调节面板210光焦度为φ2；此时光场复合面板21的光焦度φ0为φ1+φ2。
又例如，圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个可控半波片212后，在电场的作用下，从第一个可控半波片212出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光入射至第一个景深调节面板210后，从第一个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，即第一个景深调节面板210光焦度为-φ1；左旋圆偏振光入射至第二个可控半波片212后，在没有电场的作用下，从第二个可控半波片212出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第二个景深调节面板210后，从第二个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，即第二个景深调节面板210光焦度为φ2；此时光场复合面板21的光焦度φ0为φ2-φ1。
又例如，圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个可控半波片212后，在电场的作用下，从第一个可控半波片212出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光入射至第一个景深调节面板210后，从第一个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，即第一个景深调节面板210光焦度为-φ1；左旋圆偏振光入射至第二个可控半波片212后，在电场的作用下，从第二个可控半波片212出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光入射至第二个景深调节面板210后，从第二个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，即第二个景深调节面板210光焦度为-φ2；此时光场复合面板21的光焦度φ0为-φ1-φ2。
又例如，圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个可控半波片212后，在没有电场的作用下，从第一个可控半波片212出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光入射至第一个景深调节面板210后，从第一个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，即第一个景深调节面板210光焦度为φ1；右旋圆偏振光入射至第二个可控半波片212后，在没有电场的作用下，从第二个可控半波片212出射的圆偏振光的圆偏振方向为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光入射至第二个景深调节面板210后，从第二个景深调节面板210出射的圆偏振光的圆偏振方向为左旋圆偏振光，即第二个景深调节面板210光焦度为-φ2；此时光场复合面板21的光焦度φ0为φ1-φ2。
综上所述，当液晶相位调节透镜2101的驱动模式为被动驱动模式时，在光场复合面板21包括两个层叠设置的景深调节面板210的情况下，光场复合面板21的光焦度φ0包括4种组合，同理可以得出，当光场复合面板21包括n个层叠设置的景深调节面板210时，光场复合面板21的光焦度φ0包括2n种组合，从而可以得到2n个景深范围ΔZ。
在一些实施例中，如图13所示，可控半波片212包括第一基板212a、第二基板212b以及设置在第一基板212a和第二基板212b之间的液晶层212c；可控半波片212还包括第一电极层2121和第二电极层2122，第一电极层2121包括多个块状子电极2121a，第一电极层2121和第二电极层2122用于形成施加在可控半波片212上的电场，该电场用于驱动可控半波片212的相位发生改变，以调节圆偏振光的圆偏振方向。
需要说明的是，可控半波片212包括的第一基板212a和第二基板212b之间的液晶层212c中液晶分子的排列方式为水平排列，与液晶相位调节透镜2101中的聚合物液晶分子的排列方式不同，因此可控半波片212没有光焦度，即可控半波片212只改变圆偏振光的圆偏振方向，不会对圆偏振光的光线进行汇聚或者扩散。
此处，对于第一基板212a和第二基板212b的材料不进行限定。示例的，第一基板212a和第二基板212b的材料为玻璃、石英石等，或者为其它合适的材料。
此外，可以是第一电极层2121相对于第二电极层2122靠近圆偏光片2的一侧设置；也可以是第一电极层2121相对于第二电极层2122远离圆偏光片2的一侧设置，本发明实施例对此不进行限定。
应当理解到，当第一电极层2121包括多个块状子电极2121a时，第二电极层2122为一整层，此时，施加在第二电极层2122上的电压为公共电压，通过改变施加在多个块状子电极2121a上的电压可以改变液晶层212c中液晶分子的旋转方向，进而使其对圆偏振光的相位进行调节。
综上所示，由于本发明实施例提供的光场调节模组10可以使得景深调节面板210的光焦度φ可调，从而可以通过调节景深调节面板210的光焦度φ，使得光场复合面板21的光焦度φ0包括2n种组合或者包括2n-1种组合，进而可以得到2n或者2n-1个景深范围ΔZ，从而能够扩大形成的三维显示图像的景深范围ΔZ，在较大景深的范围内都能呈现清晰三维图像，即可以看清楚较远距离处的环境。基于此，本发明实施例提供的光场调节模组10可以具有以下几种应用场景：
第一种，可以将光场调节模组10应用于汽车的前挡风玻璃上，这样设计，可以使得位于车内的司机在行驶的过程中，能够更加清楚的看到前方的路况。
第二种，可以将光场调节模组10应用于建筑玻璃上，例如，写字楼的玻璃、旅游景点内的玻璃等，这样，在写字楼(例如办公室)中的办公人员，可以在闲暇时间站在玻璃窗前看远处的风景，并且能够使得办公人员将外面的环境看得更加清楚，从而可以缓解眼睛疲劳。此外，也可以使得在景点旅游的用户能够看到较远处的风景，具有良好的旅游体验效果。
第三种，可以将光场调节模组10应用于照相机、摄影机上。由于本发明实施例提供的光场调节模组10的光焦度可调，因此使得光场调节模组10的景深范围可调，从而使得用户在照相的过程中，可以根据需要调节照相机、摄影机的景深范围，从而拍摄到更加清楚的照片。
第四种，可以将光场调节模组10应用于电视、手机、平板电脑、可穿戴设备、车载设备、AR/VR设备、笔记本电脑等。
在此基础上，如图14a和图14b所示，光场调节模组10还包括显示屏1，用于向圆偏光片20的入光侧提供入射光线。
此处，显示屏1可以是液晶显示屏(Liquid Crystal Display，简称LCD)，也可以是电致发光显示屏，还可以是LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)。在显示屏为电致发光显示屏的情况下，电致发光显示屏可以是有机电致发光显示屏(Organic Light-Emitting Diode Display，简称OLED)或量子点电致发光显示屏(Quantum Dot LightEmitting Diodes Display，简称QLED)。
在显示屏1为液晶显示屏的情况下，液晶显示屏的出光侧设置有线偏振片，因此最终由液晶显示屏出射的光线为线偏振光。在显示屏1为电致发光显示屏的情况下，电致发光显示屏的出光侧设置有圆偏振片，因此最终由电致发光显示屏出射的光线为圆偏振光。在此基础上，可以不用再单独形成上述实施例中的圆偏振片20，从而可以减少形成光场调节模组10的制作工艺。
在一些实施例中，显示屏1包括多个像素岛，每个像素岛包括多个子像素P，同一像素岛中的每个子像素P发出的光的颜色相同，且每个像素岛发出的颜色均相同；或者，显示屏包括多个子像素P，每个子像素P发出的光的颜色相同，从而使得显示屏1最终显示的颜色为白光。
在一些实施例中，如图15所示，显示屏1包括多个像素岛组2130，每个像素岛组2130包括至少三个像素岛，至少三个像素岛分别显示不同颜色的光。
示例性的，至少三个像素岛包括第一颜色像素岛2130a、第二颜色像素岛2130b、第三颜色像素岛2130c。
对于第一颜色、第二颜色以及第三颜色不进行限定。示例的，第一颜色为红色，第二颜色为绿色，第三颜色为蓝色。
至少三个像素岛中，每个像素岛包括阵列排布的多个子像素P，同一像素岛内的子像素显示的颜色相同，其中，一个像素岛与一个液晶相位调节透镜2101对应。
示例性的，第一颜色像素岛2130a包括阵列排布多个子像素P，多个子像素P显示的颜色均为红色；第二颜色像素岛2130b包括阵列排布多个子像素P，多个子像素P显示的颜色均为绿色；第三颜色像素岛2130c包括阵列排布多个子像素P，多个子像素P显示的颜色均为蓝色。
参考图15所示，相邻两行像素岛相错排列，在相邻两行像素岛中，第一颜色像素岛2130a、第二颜色像素岛2130b、第三颜色像素岛2130c呈“品”字形结构排列，并且彼此相邻。示例的，第一行像素岛中红色像素岛与第二行像素岛中的绿色像素岛和蓝色像素岛呈“品”字形结构排列。
在同一像素岛组2130中，第一颜色像素岛2130a、第二颜色像素岛2130b和第三颜色像素岛2130c中相对于各自液晶相位调节透镜2101的位置相同的三个子像素分别位于三角形的三个顶点。这样设计，能够保证在长度方向形成多个视点方向的三维图像的基础上提高集成成像的分辨率；而且，利用第一颜色像素岛2130a、第二颜色像素岛2130b、第三颜色像素岛2130c彼此相邻的排列方式，可以减小液晶相位调节透镜2101的尺寸，能够改善对作为三维显示屏对二维显示屏所显示的分辨率的影响。
这里需要说明的是，为了使附图更加清楚明了，图15中仅示意出三个液晶相位调节透镜2101，三个液晶相位调节透镜2101分别覆盖第一颜色像素岛2130a、第二颜色像素岛2130b和第三颜色像素岛2130c。应当理解到，显示屏1中的每个像素岛均对应一个液晶相位调节透镜2101。
对于液晶相位调节透镜2101的形状不进行限定。示例的，液晶相位调节透镜2101的形状可以为矩形、正方形、圆形、三角形等其它合适的形状。此外，液晶相位调节透镜2101的形状和尺寸与像素岛的形状和尺寸可以相同；也可以不相同。
可选的，如图15所示，液晶相位调节透镜2101的形状和尺寸与像素岛的形状和尺寸相同。
本发明实施例中，由于显示屏1包括多个像素岛组2130，每个像素岛组2130包括至少三个像素岛，每个像素岛包括多个子像素P，并且每个像素岛中的多个子像素P显示的颜色相同，一个像素岛与一个液晶相位调节透镜2101对应。也就是说，每个像素岛对应一个液晶相位调节透镜2101进行光束方向的控制，每个像素岛中的每个子像素P对应一个方向的光线，即每个像素岛中的每个子像素P分别代表了光场显示中不同方向的光线，而这些光线全部经过液晶相位调节透镜2101的光心出射，因此显示屏1和景深调节面板210共同作用实现集成成像的光场显示，且单色像素岛和其它颜色的像素岛可以共同实现彩色显示。此外，由于一个单色像素岛对应一个液晶相位调节透镜2101，即每一个单色像素岛均对应一个液晶相位调节透镜2101，这样一来，可以使得一个单色像素岛中的每个子像素发出的相同颜色的光均由一个液晶相位调节透镜2101出射，从而能够减小液晶相位调节透镜2101的色散问题，并优化对液晶相位调节透镜2101的通光效率，使整个光场显示装置1000获得更大的通光效率，降低了光场显示装置1000的功耗；同时，基于单色像素岛对应的液晶相位调节透镜2101的设计比消色差的液晶相位调节透镜2101的设计更为简单，制作工艺简单，且能够降低成本。
在一些实施例中，如图16所示，显示屏1包括多个像素，每个像素包括至少三个子像素P，景深调节面板210包括多个液晶相位调节透镜2101。
可选的，至少三个子像素P可以包括发出红色光的红色子像素R、发出绿色光的绿色子像素G、以及发出蓝色光的蓝色子像素B(例如。RGB结构)。如图16所示，相邻两行子像素P相错排列，在相邻两行子像素中，红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B呈“品”字形结构排列，并且彼此相邻。示例的，第一行子像素中的红色子像素R与第二行子像素中的绿色子像素G和蓝色子像素B呈“品”字形结构排列。
在一些实施例中，如图17所示，显示屏1包括多个呈阵列排布的多个像素，每个像素包括至少三个子像素P，景深调节面板210包括多个液晶相位调节透镜2101。
如图17所示，多个子像素P在显示屏1上排列成矩阵形式。至少三个子像素P可以包括发出红色光的红色子像素R、发出绿色光的绿色子像素G、以及发出蓝色光的蓝色子像素B。
在一些实施例中，如图18所示，显示屏1包括多个像素，每个像素包括至少三个子像素P，景深调节面板210包括多个液晶相位调节透镜2101。
可选的，至少三个子像素P可以包括发出红色光的红色子像素R、发出绿色光的绿色子像素G、以及发出蓝色光的蓝色子像素B。
如图18所示，相邻两个子像素P之间可以设置有阻挡光线出射的黑矩阵(BlackMatrix，简称BM)，即显示屏1中设置有黑矩阵的区域不发光，并且黑矩阵在相邻两个子像素P之间交替地设置。
结合图16、图17以及图18所示，一个液晶相位调节透镜2101至少覆盖两个像素，即一个液晶相位调节透镜2101至少覆盖两个红色子像素R、两个绿色子像素G、两个蓝色子像素B，也即一个液晶相位调节透镜2101至少与两个像素对应，这样一来每个像素对应一个光场显示(3D显示)的方向，此时，光线方向是以像素为单位的，两个像素对应于左眼和右眼两个方向的光线，从而实现3D显示。
应当理解到，一个液晶相位调节透镜2101还可以覆盖两个以上的像素，本发明实施例对一个液晶相位调节透镜2101覆盖的像素的数量不作限制。图16、图17以及图18均以一个液晶相位调节透镜2101覆盖两个像素为例进行示意。
此外，液晶相位调节透镜2101的形状可以为矩形、圆形、六边形等，本发明实施例对此不进行限定。
这里需要说明的是，为了使附图更加清晰明了，本发明实施例中的图16、图17以及图18仅示意出了一个液晶相位调节透镜2101，应当理解到，景深调节面板210包括多个液晶相位调节透镜2101，示例的，每个液晶相位调节透镜2101均至少对应两个像素。
作为一种示例，如图19所示，以光场调节模组10包括显示屏1、光场复合面板21包括两个层叠设置的景深调节面板210，景深调节面板210包括的液晶相位调节透镜2101为上述实施例中的主动驱动模式为例；其中，液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ，圆偏振片20的圆偏振方向为左旋圆偏振光。
如图19所示，控制模块11分别与两个层叠设置的景深调节面板210电连接。示例的，控制模块11分别与液晶相位调节透镜2101相对两侧的电极电连接，用于向两层电极施加电压，以使得相对设置的两个电极之间形成电场，该电场能够改变景深调节面板210中包括的液晶相位调节透镜2101的相位。
控制模块11还与图像渲染模块12电连接，图像渲染模块12与显示屏1电连接。
控制模块11具有预设的调节周期，调节周期小于人眼的刷新时间(一般情况下，人眼的刷新时间为1/30s)，示例的，该调节周期包括三个时序；三个时序分别为：
时序1：第一个景深调节面板210没有电场的作用、第二个景深调节面板210有电场的作用。
时序2：第一个景深调节面板210有电场的作用、第二个景深调节面板210没有电场的作用。
时序3：第一个景深调节面板210没有电场的作用、第二个景深调节面板210没有电场的作用。
控制模块11将预设的调节周期输出至图像渲染模块12，图像渲染模块12控制显示屏1根据预设的调节周期进行图像显示。
示例性的，当显示屏1按照预设的调节周期进行显示时，在第一个时序(时序1)，控制模块11向第一个景深调节面板210不施加电压，由于液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ，因此第一个景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101将左旋圆偏振光变为右旋圆偏振光并输出，使得第一个景深调节面板210的光焦度为φ1；向第二个景深调节面板210施加电压，此时，液晶相位调节透镜2101的相位变为0，因此第二个景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101输出右旋圆偏振光，使得第二个景深调节面板210的光焦度为0。在此基础上，光场复合面板21的总的光焦度φ0＝φ1。这里参考图19，当光场复合面板21具有光焦度φ1时，在第一中央景深面L1的位置处，显示屏1的三维显示图像4具有第一景深范围ΔZ1。
在第二个时序(时序2)，控制模块11向第一个景深调节面板210施加电压，由于液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ，施加电压后，液晶相位调节透镜2101的相位变为0，因此第一个景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101输出左旋圆偏振光，使得第一个景深调节面板210的光焦度为0；向第二个景深调节面板210不施加电压，此时，液晶相位调节透镜2101的相位为1/2λ，因此第二个景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101将左旋圆偏振光变为右旋圆偏振光并输出，使得第二个景深调节面板210的光焦度为φ2；在此基础上，光场复合面板21的总的光焦度φ0＝φ2。这里参考图19，当光场复合面板21具有光焦度φ2时，在第二中央景深面L2的位置处，显示屏1的三维显示图像具有第二景深范围ΔZ2。
在第三个时序(时序3)，控制模块11向第一个景深调节面板210不施加电压，由于液晶相位调节透镜2101的初始相位为1/2λ，因此第一个景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101左旋圆偏振光变为右旋圆偏振光并输出，使得第一个景深调节面板210的光焦度为φ1；向第二个景深调节面板210不施加电压，此时，液晶相位调节透镜2101的相位为1/2λ，因此第二个景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101将右旋圆偏振光变为左旋圆偏振光并输出，使得第二个景深调节面板210的光焦度为-φ2；在此基础上，光场复合面板21的总的光焦度φ0＝φ1-φ2。这里参考图19，当光场复合面板21具有光焦度φ1-φ2时，在第三中央景深面L3的位置处，显示屏1的三维显示图像具有第三景深范围ΔZ3。
基于上述，光场复合面板21在三个时序中可以获得三个不同的光焦度φ0，在此基础上，通过光场复合面板21可以获得基于第一中央景深面L1、第二中央景深面L2、第三中央景深面L3的第一景深范围ΔZ1、第二景深范围ΔZ2以及第三景深范围ΔZ3。将三个景深范围叠加形成更大的集成成像的三维光场显示的景深范围，即扩展了三维图像的景深范围。
需要说明的是，参考图19所示，当显示屏1为液晶显示屏时，此时，用户只能坐在三维显示图像的成像区域观看显示图像(即显示屏1的正前方)。当显示屏1为电致发光显示屏；或者为LED显示屏时，用户可以坐在三维显示图像的成像区域观看显示图像(即显示屏1的正前方)；也可以坐在背离成像区域一侧观看显示图像(即显示屏1成像区域的背面)。
图19中的第一中央景深面L1、第二中央景深面L2、第三中央景深面L3的位置l1、l2及l3可以由如下透镜成像公式计算得出：
Figure BDA0002560379480000241
其中，l为像距，l'为物距，f为焦距。
在此基础上，
Figure BDA0002560379480000242
l1、l2及l3分别为在不同时序显示屏1通过光场复合面板21在显示空间成像的像距。
第一景深范围ΔZ1、第二景深范围ΔZ2以及第三景深范围ΔZ3可由如下公式计算得出：
Figure BDA0002560379480000251
其中，px为显示屏1像素的尺寸，pMLA为液晶相位调节透镜2101的节距。
本发明实施例还提供一种控制方法，用于控制如上述的光场调节模组10，该控制方法包括：
S100、根据n个景深调节面板210中，每个景深调节面板210的光焦度φ，获取光场复合面板21的光焦度φ0集合。
这里的n≥2，n为整数。当光场复合面板21包括n个景深调节面板210时，光场复合面板21的光焦度φ0集合中的元素包括2n个。示例性的，在光场复合面板21包括2个景深调节面板210的情况下，光场复合面板21的光焦度φ0集合中的元素包括4个，例如可以为{φ1、φ2、φ1-φ2、0}。
需要说明的是，当光焦度φ0＝0时，不会得到三维显示图像的景深范围，因此可以忽略光焦度φ0＝0的情况，即光场复合面板21的光焦度φ0集合中的元素包括2n-1个。
例如，可以通过控制模块11获取光场复合面板21的光焦度φ0的集合。在此基础上，控制模块11具有预设的调节周期，控制模块11根据预设的调节周期进行处理，得到光场复合面板21的光焦度φ0的集合。
S101、在一个调节周期T内，控制至少一个景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101，对入射的圆偏振光的相位进行调节，以使得光场复合面板21的光焦度φ0依次为光焦度φ0集合中的元素；其中，其中，
Figure BDA0002560379480000252
H＝30Hz，m为光焦度φ0集合中的元素的个数。
此处，可以是仅控制一个景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101，对入射的圆偏振光的相位进行调节；也可以是控制两个或两个以上的景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101，对入射的圆偏振光的相位进行调节，可以根据具体的需要进行设置，本发明实施例对此不进行限定。
需要说明的是，H为人眼的刷新频率，一般情况下，人眼的刷新频率为30Hz，在此基础上，当m＝2n时，
Figure BDA0002560379480000261
当m＝2n-1时，
Figure BDA0002560379480000262
示例的，当光焦度φ0集合中的元素的个数为3时，此时，
Figure BDA0002560379480000263
当光焦度φ0集合中的元素的个数为4时，此时，
Figure BDA0002560379480000264
在景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101为主动驱动模式的情况下，控制模块11根据预设的调节周期设置n个景深调节面板210的光焦度φ，以得到光场复合面板21的光焦度φ0集合。图像渲染单元12根据由各个景深调节面板210的光焦度φ得到的光场复合面板21的光焦度φ0集合在显示空间内形成具有多个景深范围的三维显示图像。采用时分复用的方法将多个景深范围的三维显示图像叠加在一起，最终实现较大景深的三维显示图像。
在景深调节面板210中的液晶相位调节透镜2101为被动驱动模式的情况下，控制模块11根据预设的调节周期设置多个可控半波片212的相位延迟(0或者1/2λ)，以得到多个景深调节面板210的光焦度φ，进而得到光场复合面板21的光焦度φ0集合。图像渲染单元12根据由各个景深调节面板210的光焦度φ得到的光场复合面板21的光焦度φ0集合在显示空间内形成具有多个景深范围的三维显示图像。采用时分复用的方法将多个景深范围的三维显示图像叠加在一起，最终实现较大景深的三维显示图像。
需要说明的是，光场调节模组10的控制方法的具体实现过程可以参考上述实施例，此处不再一一赘述。
需要说明的是，本发明实施例提供的光场调节模组10以及控制方法的限制是在光场显示装置1000的刷新频率能满足需求的情况下，当光场显示装置1000的刷新频率越高时，可以适当增加光场复合面板21中的景深调节面板210的数量，通过时分复用的方法来提升三维显示图像的景深范围，以提高光场显示的性能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光场调节模组，其特征在于，包括：
圆偏光片，用于将入射至所述圆偏光片的光线转换为圆偏振光；
光场复合面板，设置于所述圆偏光片的出光侧；所述光场复合面板包括n个层叠设置的景深调节面板；所述n个层叠设置的景深调节面板具有不同的焦距f；每个所述景深调节面板包括阵列排布的多个液晶相位调节透镜；每个所述液晶相位调节透镜用于调节所述圆偏振光的相位，以使得所述景深调节面板的光焦度φ可调；
其中，|φ|＝1/f；或者，φ＝0；n≥2，n为整数；所述光场复合面板的光焦度φ0为各个所述景深调节面板的光焦度φ之和。
2.根据权利要求1所述的光场调节模组，其特征在于，每个所述液晶相位调节透镜的初始相位为1/2λ；所述液晶相位调节透镜在没有电场作用下，将所述圆偏振光的圆偏振方向反向，并将所述圆偏振光偏折后输出；在电场的作用下，将所述圆偏振光保持原有的圆偏振方向输出。
3.根据权利要求1所述的光场调节模组，其特征在于，所述n个层叠设置的景深调节面板包括第一景深调节面板和第二景深调节面板；
所述光场调节模组还包括分隔层，位于所述第一景深调节面板和所述第二景深调节面板之间，用于将所述第一景深调节面板和所述第二景深调节面板间隔开。
4.根据权利要求2所述的光场调节模组，其特征在于，所述光场调节模组还包括多个可控半波片；每个所述可控半波片位于一个所述景深调节面板靠近所述圆偏光片的一侧；
所述可控半波片的初始相位为0；所述可控半波片在没有电场作用时，将所述圆偏振光保持原有圆偏振方向输出，在电场作用下，对所述圆偏振光的圆偏振方向反向后输出。
5.根据权利要求2所述的光场调节模组，其特征在于，所述光场调节模组还包括多个可控半波片；每个所述可控半波片位于一个所述景深调节面板靠近所述圆偏光片的一侧；
所述可控半波片的初始相位为1/2λ；所述可控半波片在没有电场作用时，将所述圆偏振光的圆偏振方向反向后输出，在电场作用下，将所述圆偏振光保持原有的圆偏振方向输出。
6.根据权利要求4或5所述的光场调节模组，其特征在于，所述可控半波片包括第一基板、第二基板、以及设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；
所述可控半波片还包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层包括多个块状子电极；所述第一电极层和所述第二电极层用于形成施加在所述可控半波片上的电场。
7.根据权利要求1所述的光场调节模组，其特征在于，还包括：
显示屏，用于向所述圆偏光片的入光侧提供入射光线。
8.根据权利要求7所述的光场调节模组，其特征在于，
所述显示屏包括多个像素岛组，每个所述像素岛组包括至少三个像素岛，所述至少三个像素岛分别显示不同颜色的光；
每个所述像素岛包括阵列排布的多个子像素，同一所述像素岛内的子像素显示的颜色相同；
其中，一个所述像素岛与一个所述液晶相位调节透镜对应。
9.一种光场显示装置，其特征在于，所述光场显示装置包括如权利要求7-8任一项所述的光场调节模组，所述光场显示装置还包括：
控制模块，与光场调节模组电连接，用于形成对圆偏振光的相位进行调节的电场；所述控制模块还具有预设的调节周期；
图像渲染模块，与所述控制模块电连接；用于使显示屏根据所述调节周期进行显示。
10.一种用于如权利要求1-8任一项所述的光场调节模组的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
根据n个景深调节面板中，每个所述景深调节面板的光焦度φ，获取光场复合面板的光焦度φ0集合；
在一个调节周期T内，控制至少一个所述景深调节面板中的所述液晶相位调节透镜，对入射的圆偏振光的相位进行调节，以使得所述光场复合面板的光焦度φ0依次为所述光焦度φ0集合中的元素；
其中，
Figure FDA0002560379470000021
H＝30Hz，m为所述光焦度φ0集合中的元素的个数。
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