CN115236858A - 光学系统、显示系统、显示装置和控制方法 - Google Patents

光学系统、显示系统、显示装置和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学系统、显示系统、显示装置和控制方法。光学系统包括调光组件、分光镜和反射镜。调光组件用于透过入射光线并形成第一光线；分光镜用于反射第一光线并形成第二光线；反射镜用于反射第二光线并形成第三光线，以使分光镜透过第三光线，其中，调光组件能够在第一模式和第二模式之间切换，调光组件用于使入射光线在第二模式时的光程大于在第一模式时的光程。本发明的光学系统、显示系统、显示装置和控制方法中，调光组件能够在第一模式和第二模式之间切换，使入射光线在第二模式时的光程大于在第一模式时的光程，从而使得光学系统的成像像面发生移动，进而产生两个焦面，两个焦面快速刷新进而在人眼得到融合的立体图像。

Description

光学系统、显示系统、显示装置和控制方法
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学系统、显示系统、显示装置和控制方法。
背景技术
随着虚拟现实技术或增强现实技术的发展，用户可以通过相关的显示装置体验不同的虚拟场景。在显示装置中，通常配置有光波导系统，光波导系统可以将显示器发出的光线导入人眼，以使人眼可以看到相关的显示画面。为了使得用户获得更佳的体验，显示装置一般需要使得用户可以观察到立体画面。因此，如何设计显示装置的光学系统以使用户感受立体画面成为待解决的技术问题。
发明内容
本申请的实施例提供一种光学系统、显示系统、显示装置和控制方法。
本申请提供一种光学系统，该光学系统包括：
调光组件，用于透过入射光线并形成第一光线；
分光镜，用于反射所述第一光线并形成第二光线；
反射镜，用于反射所述第二光线并形成第三光线，以使所述分光镜透过所述第三光线；
其中，所述调光组件能够在第一模式和第二模式之间切换，所述调光组件用于使所述入射光线在第二模式时的光程大于在第一模式时的光程。
在某些实施方式中，在所述第一模式时，所述调光组件使所述入射光线在所述调光组件内反射的次数为第一次数，在所述第二模式时，所述调光组件使所述入射光线在所述调光组件内反射的次数为第二次数，所述第二次数大于所述第一次数。
在某些实施方式中，所述调光组件包括半反半透膜、液晶波片和反射透射偏光片，所述液晶波片设置在半反半透膜和所述反射透射偏光片之间，所述反射透射偏光片设置在所述液晶波片朝向分光镜的一侧，所述液晶波片中的液晶分子的排列方向能够改变以使所述液晶波片处于第一状态和第二状态，所述第一状态与所述第一模式对应，所述第二状态与所述第二模式对应；
在所述液晶波片处于第一状态时，所述液晶波片将透过所述液晶波片的第一偏振光的相位保持不变，所述反射透射偏光片用于透过所述第一偏振光；
在所述液晶波片处于第二状态时，所述液晶波片将透过所述液晶波片的第一偏振光形成第二偏振光，所述反射透射偏光片用于反射所述第二偏振光，以使所述第二偏振光透过所述液晶片后形成的第三偏振光传导至所述半反半透膜，所述第一偏振光与所述第二偏振光的偏振态相差90°，所述第二偏振光与所述第三偏振光的偏振态相差90°。
在某些实施方式中，所述调光组件还包括第一四分之一波片，所述第一四分之一波片设置在所述半反半透膜背离所述液晶波片的一侧，所述第一四分之一波片用于透过所述入射光并形成所述第一偏振光。
在某些实施方式中，所述调光组件还包括平面镜，所述平面镜设置在所述第一四分之一波片背离所述半反半透膜的一侧，并与所述第一四分之一波片连接。
在某些实施方式中，所述调光组件还包括第二四分之一波片，所述第二四分之一波片设置在所述反射透射偏光片和所述分光镜之间，所述第二四分之一波片用于将透过所述反射透射偏光片形成的线振光形成第一圆偏振光，所述分光镜用于反射第一圆偏振光并透射第二圆偏振光，所述第一圆偏振光和所述第二圆偏振光的相位相差180°。
在某些实施方式中，所述调光组件还包括光学透镜，所述光学透镜设置在所述反射透射偏光片和所述分光镜之间。
在某些实施方式中，所述反射镜为凹面镜，所述凹面镜的凹面朝向所述分光镜。
本申请实施方式的显示系统包括：
以上任一实施方式所述的光学系统和显示器，用于形成所述入射光线。
本申请实施方式的显示装置包括以上实施方式所述的显示系统。
本申请实施方式的显示系统的控制方法包括：
通过显示器生成第一入射光线；
控制所述光学系统的调光组件处于第一模式，以使所述显示器在第一时刻生成的所述入射光线经由所述光学系统的调光组件、分光镜和反射镜传导后出射至所述光学系统外，所述第一时刻生成的入射光线在所述调光组件中的光程为第一光程；
控制所述调光组件处于第二模式，以使所述显示器在第二时刻生成的所述第二入射光线经由所述光学系统的调光组件、分光镜和反射镜传导后出射至所述光学系统外，所述第二时刻生成的入射光线在所述调光组件中的光程为第二光程，所述第二光程大于所述第一光程以使所述光学系统形成两个焦面。
在某些实施方式中，所述调光组件包括半反半透膜、液晶波片和反射透射偏光片，所述液晶波片设置在所述半反半透膜和所述反射透射偏光片之间，所述反射透射偏光片设置在所述液晶波片朝向分光镜的一侧，所述控制方法包括：
控制所述液晶波片中的液晶分子呈第一方向排布以使所述调光组件处于所述一模式，以使所述第一时刻生成的入射光线依次透过所述半反半透膜、所述液晶波片和所述反射透射偏光片后出射至所述光学系统外；
控制所述液晶波片中的液晶分子呈第二方向排布以使所述调光组件处于所述二模式，以使透过所述液晶波片的偏振光完成在线偏振光与圆偏振光之间的转换，以使所述第二时刻生成的入射光线依次透过所述半反半透膜、所述液晶波片后经所述反射透射偏光片反射折返至所述半反半透膜，再由所述半反半透膜反射后依次所述液晶波片和所述反射透射偏光片后出射至所述光学系统外。
上述光学系统、显示系统、显示装置和控制方法中，所述调光组件能够在第一模式和第二模式之间切换，使所述入射光线在第二模式时的光程大于在第一模式时的光程，从而使得光学系统的成像像面发生移动，进而产生两个焦面，两个焦面快速刷新进而在人眼得到融合的立体图像。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施方式的光学系统处于其中一模式的结构示意图；
图2为本发明实施方式提供的光学系统处于另一模式的结构示意图；
图3为本发明实施方式提供的另一实施方式的光学系统处于其中一模式的结构示意图；
图4为本发明实施方式提供的另一实施方式的光学系统处于另一模式的结构示意图；
图5为本发明实施方式提供的显示系统的结构示意图；
图6是本发明实施方式的显示装置的结构示意图；
图7是本发明实施方式的控制方法的流程示意图。
主要元件符号说明：
光学系统10；调光组件11；分光镜13；反射镜15；显示器21；半反半透膜111；液晶波片113；反射透射偏光片115；第一四分之一波片117；平面镜119；第二四分之一波片120；光学透镜17；显示系统40；显示装置50。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1，本申请实施方式提供的光学系统10包括调光组件11、分光镜13和反射镜15。调光组件11用于透过入射光线并形成第一光线。分光镜13用于反射第一光线并形成第二光线；反射镜15用于反射第二光线并形成第三光线，以使分光镜13透过第三光线；
其中，调光组件11能够在第一模式和第二模式之间切换，调光组件11用于使入射光线在第二模式时的光程大于在第一模式时的光程。
如此，上述光学系统10中，调光组件11能够在第一模式和第二模式之间切换，使入射光线在第二模式时的光程大于在第一模式时的光程，从而使得光学系统10的成像面发生移动，进而产生两个焦面，两个焦面快速刷新进而在人眼得到融合的立体图像。
具体地，调光组件11是可以对入射光线进行调制的零部件，例如，调光组件11可以对入射光线的相位、光量、波长和偏振方向等参数进行调节。调光组件11可以采用层叠设置的多个光学膜层的结构，多个光学膜层相互配合以完成对入射光线的调制功能。
入射光线可以经由显示器21产生，或者说，显示器21向调光组件11发出入射光线。入射光线经过调光组件11后形成第一光线，第一光线相对于入射光线来说，第一光线的光量、相位和偏振方向等光学参数可以改变。
需要指出的是，第一光线为从调光组件11出射后的光线，第一光线可以在调光组件11和所述分光镜13之间传播并改变自身的光学参数。
分光镜13是用于将入射光以指定比率分割为两条不同光束的光学元件。其中，在该两条不同的光束中，其中一条的光束的比例可以是零，另一条光束的比例可以是百分之百。
第二光线为第一光线经过分光镜13发射的光线，一般情况下，第二光线相对于第一光线在光效上会有损失。在一个例子中，当第一光线为左旋圆偏振光时，对于只反射左旋圆偏振光的分光镜13，第二光线相对于第一光线的光效损失可忽略不计。
反射镜15是一种利用反射定律工作的光学元件。反射定律指光射到一个界面上时，其入射光线与反射光线成相同角度。第三光线是第二光线被反射镜15反射后形成的光线，一般情况下，第三光线相对于第二光线在光效上会有损失。
调光组件11的第一模式和第二模式是调光组件11的对光传导的状态。调光组件11在不同的模式下，对于入射光线的传导、调制效果可以不同。例如，调光组件11在不同的模式下，分别经过调光组件11的入射光线的光效、光程、相位和偏振光方向等光学参数中的至少一个参数不同。
本申请实施方式中，光程是一个折合量，可理解为在相同时间内光线在真空中传播的距离。在传播时间相同或相位改变相同的条件下，把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程。在数值上，光程等于介质折射率乘以光在介质中传播的路程。因而在光路中传播的路程越大，光程就越大。
在光学系统10中，两条入射光线的光程不同时，光学系统10对应两条入射光线所形成的焦面也会不同，因此，通过改变调光组件11的模式，使得光学系统10形成的焦面也会改变，进而使得用户可以感受到立体画面的效果。
请参阅图1和图2，在某些实施方式中，在第一模式时，调光组件11使入射光线在调光组件11内反射的次数为第一次数，在第二模式时，调光组件11使入射光线在调光组件11内反射的次数为第二次数，第二次数大于第一次数。
如此，第二模式时，入射光线在调光组件11中被各元件反射，而第一模式时入射光线可直接透过调光组件11，所以入射光线在调光组件11内反射的次数大于第一模式时入射光线在调光组件11内反射的次数，所以入射光线在第二模式时的光程大于在第一模式时的光程。
具体地，当调光组件11为第一模式，此时入射光线可以直接透过发射透射膜115，此时入射光线在调光组件11内反射并再次透出调光组件11的出光侧的次数为0次。当调光组件11为第二模式，此时，入射光线可以在调光组件11内反射至少1次后并再次透出调光组件11的出光侧。也即是说，可以调整入射光线的传动路径，从而实现入射光线的光程的改变。
当然，在其他实施方式中，也可以通过改变调光组件11中各个层元件之间的距离，从而实现光程的调整。
请参阅图1和图2，在某些实施方式中，调光组件11包括半反半透膜111、液晶波片113和反射透射偏光片115，液晶波片113设置在半反半透膜111和反射透射偏光片115之间，反射透射偏光片115设置在液晶波片113朝向分光镜13的一侧，液晶波片113中的液晶分子的排列方向能够改变以使液晶波片113处于第一状态和第二状态，第一状态与第一模式对应，第二状态与第二模式对应；
在液晶波片113处于第一状态时，液晶波片113将透过液晶波片113的第一偏振光的相位保持不变，反射透射偏光片115用于透过第一偏振光；
在液晶波片113处于第二状态时，液晶波片113将透过液晶波片113的第一偏振光形成第二偏振光，反射透射偏光片115用于反射第二偏振光，以使第二偏振光透过液晶片113形成后形成第三偏振光后传导至半反半透膜111，第一偏振光与第二偏振光的偏振态相差90°，第二偏振光与第三偏振光的偏振态相差90°。
如此，在液晶波片113处于第一状态的情况下，第一偏振光直接可以透过反射透射偏光片115，在液晶波片113处于第二状态的情况下，第一偏振光经过调光组件11各光学膜片的调制后，至少有一个光学参数发生改变。
具体地，半反半透膜111是分束膜的一种,其可用来分配人射光的光通量。液晶波片113可以包括液晶分子，通过加电与否控制液晶分子的排列，从而改变偏振光的旋向。
反射透射偏光片115是分束膜的一种,其可用来分配人射光的光通量,使分光比恰好为50/50。此时的分光镜13具有最大的分光效率。反射透射偏光片115可以只反射0°的偏振光并透射90°的偏振光，也可以只反射90°的偏振光并透射0°的偏振光，这取决于反射透射偏光片115自身的属性。
第一模式即当液晶波片113为平板态时光学组件所处的状态，第二模式即当液晶波片113为四分之一波片态时调光组件11所处的状态。其中，在平板态时，液晶波片113不改变入射光线的旋向，此时入射光线可直接透过调光组件11。而在波片态时，入射光线透过液晶波片113后旋向发生改变，入射光线在光路中被各元件反射。光通过某些物质，偏振面发生了旋转，这个现象称为旋光现象。旋光角度与晶体的旋光率有关，旋光率越大，角度越大。例如，当入射光线为0°且与波片的光轴面夹角为45°时，其旋向会变为右旋。调光组件11由半反半透膜111、液晶波片113和反射透射偏光片115构成。液晶波片113通过加电与否控制液晶的排列，进而实现调光组件11在第一模式和第二模式之间切换。
当然，在其他实施方式中，可以采用光学膜片转动的方式实现调光组件11在第一模式和第二模式之间切换的效果。例如，光学膜片具有旋转轴，旋转轴的两侧可以分别设有平板部分和四分一波片部分，光学膜片可以旋转180度，从而实现平板部分和四分一波片部分的切换，从而实现对入射光线的偏振方向调节的效果。在入射光线通过平板部分的情况下，入射光线的偏振方向不变，在入射光线通过四分之一波片的情况下，入射光线的偏振方向可以变为左旋或右旋。
请参阅图1和图2，在某些实施方式中，调光组件11还包括第一四分之一波片117(Quarter-Wave Plate,QWP)，第一四分之一波片117设置在半反半透膜111背离液晶波片113的一侧，第一四分之一波片117用于透过入射光线并形成圆偏振光。在液晶波片113处于第二状态的情况下，透过液晶波片113而形成的偏振光相对透过所述第一四分之一波片117的偏振光的相位改变90°，并成为线偏光。
如此，入射光线透过第一四分之一波片117成为偏振光，特别地，当入射光线光矢量夹角为45°时，入射光线透过第一四分之一波片117后成为圆偏振光。其中，光矢量为光在真空中传播的理论模型。例如，入射光线的为0°时，经过第一四分之一波片117后可以成为右旋圆偏振光。当液晶波片113为第二状态时，该右旋圆偏振光经过液晶波片113后由右旋圆偏振光变为0°的偏振光，被反射透射偏光片115发射后经过液晶波片113后变为右旋圆偏振光，然后被半反半透膜111反射变为左旋圆偏振光，再一次经过液晶波片113变为左旋圆偏振光。
具体地，四分之一波片也称为1/4相位延迟器，它能使偏振光的两个互相垂直的线偏振光之间产生一个相对的相位延迟，从而改变光的偏振态。
请参阅图1，在某些实施方式中，调光组件11还包括平面镜119，平面镜119设置在第一四分之一波片117背离半反半透膜111的一侧，并与第一四分之一波片117连接。
如此，第一四分之一波片117可以稳固在平面镜119一侧，并且入射光线可以直接透过平面镜119到达第一四分之一波片117。
具体地，平面镜119呈平板状，平面镜119可以用于光路中固定其他光学部件，平面镜119不会影响入射光线的相位、光量、波长和偏振方向等参数。第一四分之一波片117用于改变入射光线的旋向，其产生的π/2奇数倍的相位延迟，能使入射线偏振光变为椭圆偏振光。若入射线偏振光的光矢量与波片快(慢)轴成±45°时，将得到圆偏振光。
表1：
Figure BDA0003706489920000091
综上所述，请参阅表1、图1和图2，在一个例子中，当液晶波片113处于第一状态时，经过平面镜119后的0°偏振光通过第一四分之一波片120后变成右旋圆偏振光，然后该右旋圆偏振光通过半反半透膜111时部分透射，透射的光线偏振态不变而光效变为此前的1/2，由于此时液晶波片113处于平板态，所以该光线通过液晶波片113后偏振态和光效均不变。此后，由于本例中选用的反射透射偏光片115为反射0°光并透射90°光，所以透过液晶波片113后的90°光从反射透射偏光片115出射，光效为透过第一四分之一波片120前光线的1/4；当液晶波片113处于第二状态时，经过平面镜119后的0°偏振光通过第一四分之一后变成右旋圆偏振光，然后该右旋圆偏振光通过半反半透膜111时部分透射。透射的光线偏振态不变而光效变为此前的1/2，由于此时液晶波片113处于波片态，所以该光线通过液晶波片113后变为0°偏振光。由于本例中选用的反射透射偏光片115为反射0°光并透射90°光，该0°偏振光被反射透射偏光片115反射至液晶波片113，第二次经过液晶波片113后0°偏振光变为右旋圆偏振光，该右旋圆偏振光之后第二次经过半反半透膜111被部分反射，反射后的光线变为左旋圆偏振光且光线变为透过第一四分之一波片120前光线的1/4，之后，该反射后的光线第三次经过液晶波片113后变为90°偏振光并经由反射透射偏光片115出射。
请参阅图3-图5，在某些实施方式中，调光组件11还包括第二四分之一波片120，第二四分之一波片120设置在反射透射偏光片115和分光镜13之间，第二四分之一波片120用于将透过反射透射偏光片115形成的线振光形成第一圆偏振光，分光镜13用于反射第一圆偏振光并透射第二圆偏振光，第一圆偏振光和第二圆偏振光的相位相差180°。
如此，第二偏振光透过第二四分之一波片120变为第一圆偏振光，第一圆偏振光为左旋圆偏振光时可以被分光镜13完全反射，因此由分光镜13反射到反射镜15的光线的光效损失可忽略不计。
具体地，第二四分之一波片120是用于得到一种可被分光镜13完全反射的圆偏振光。例如一束90°的偏振光透过第二四分之一波片120变为左旋圆偏振光，当分光镜13只反射一种左旋圆偏振光时，该左旋圆偏振光可以被分光镜13完全反射。
请图5，本申请实施方式中，入射光线经过光学系统10时相位、光量、波长和偏振方向等参数至少有一项发生改变，在一个例子中，0°的入射光线经过第一四分之一波片117后成为右旋圆偏振光，而后经过半反半透膜111后光效变为入射光线的1/4，该右旋圆偏振光经过液晶波片113后变为0°的偏振光，该0°的光线在经过反射透射偏光片115后被反射回来，此时光线的光学参数未发生改变。0°的光线再次经过液晶波片113后变为右旋圆偏振光，该右旋圆偏振光被半反半透膜111返回后变为左旋圆偏振光，此时，光效变为入射光线1/2。经过半反半透膜111反射的左旋圆偏振光经过液晶波片113变为90°的偏振光，并从反射透射偏光片115出射，光效变为入射光线的1/4，90°的光线经过第二四分之一波片120后变为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光随后经过分光镜13时被完全反射，该左旋圆偏振光随后经过反射镜15后成为右旋圆偏振光，最后，该右旋圆偏振光透过分光镜13出射，最终光效为入射光线的1/4。
请参阅图1，在某些实施方式中，光学透镜17设置在反射透射偏光片115和分光镜13之间。
如此，光线在通过光学透镜17后具有很好的积聚性，光线集中，可以将从反射透射偏光片115透出的光线更加聚集到分光镜13上，减少光线的损失，保证光效。
具体地，光学透镜17是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件，其折射面可以是球面，其中，会聚透镜对光线有汇聚作用。需要指出的是，光学透镜17可以包括一个镜片，也可以包括多个镜片，光学透镜17的具体数量可以根据需求具体设计。
请参阅图3和图5，在某些实施方式中，反射镜15为凹面镜，凹面镜的凹面朝向所述分光镜13。
如此，凹面镜可以将透过第二四分之一波片120的左旋圆偏振光反射后成为右旋圆偏振光，当分光镜13只反射一种左旋圆偏振光时，右旋圆偏振光直通分光镜13后光效不变。另外，凹面镜也可以使得光线更加集中，提高光效。
具体地，凹面镜是一种反射面为凹抛物面的透明镜片。平行光照于其上时，通过其反射而聚在镜面前的焦点上，反射面为凹面，焦点在镜前，凹面镜的原理是反射成像，透过只反射左旋的凹面镜可以得到右旋圆偏振光。凹面镜设于分光镜13的一侧，用于反射来自分光镜13的偏振光。
请参阅图5，本申请实施方式提供了一种显示系统40，显示系统40包括以上任一实施方式所述的光学系统10和显示器21，显示器21用于形成所述入射光线。
如此，通过显示系统40可以通过电子信号控制光学系统10。
具体地，显示系统40是一种提供视觉信息的电子系统。显示系统40按照不同的应用，采用一种或多种、一台或多台显示设备、提供单人或成组人所需的视觉信息。通过电子信号，显示系统40可以控制一个或多个光学系统10。显示器21是属于电脑的I/O设备，即输入输出设备。它是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。
请参阅图5和图6，本申请实施方式的一种显示装置50包括以上所述的显示系统40。
如此，人眼可以通过显示装置50制造的视觉残留获取立体融合效果。
具体地，显示装置50可以包括头戴设备，例如，显示装置50可以是基于虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术的设备，也可以是基于增强现实(Augmented Reality,AR)技术的设备。本申请实施方式中，显示装置50可以是一种实现单眼多景深的AR显示技术的装置，单眼多景深的AR显示技术可以通过液晶波片113的波片态和平板态切换，实现两个景深，立体融合形成3D效果。
请参阅图5和图7，本申请实施方式的显示系统40的控制方法，包括：
S10,通过显示器21生成入射光线，
S20,控制光学系统10的调光组件11处于第一模式，以使显示器21在第一时刻生成的入射光线经由光学系统10的调光组件11、分光镜13和反射镜15传导后出射至光学系统10外，第一时刻生成的入射光线在调光组件11中的光程为第一光程；
S30，控制调光组件11处于第二模式，以使显示器21在第二时刻生成的入射光线经由光学系统10的调光组件11、分光镜13和反射镜15传导后出射至光学系统10外，第二时刻生成的入射光线在调光组件11中的光程为第二光程，第二光程大于第一光程以使光学系统10形成两个焦面。
如此，显示器21通过控制光学系统10中调光组件11切换不同的模式，使得入射光线在光学系统10中光程不同，进而使得光学系统10形成两个不同的焦面。
具体地，第一入射光线为显示系统40控制调光组件11处于第一模式时从显示器21发出的光线，第二入射光线为显示系统40控制调光组件11处于第二模式时从显示器21发出的光线。第一光程为入射光线在调光组件11内反射并再次透出调光组件11的出光侧的次数可以为0次时的光程，第二光程为入射光线在调光组件11内反射并再次透出调光组件11的出光侧的次数为至少为1次时的光程。焦平面是由焦点组成的平面，光程大小变化使得焦距位移，进而使得焦面发生变化。
请参阅图5和图7，在某些实施方式中，控制方法包括：
控制液晶波片113中的液晶分子呈第一方向排布以使调光组件11处于第一模式，以使第一入射光线依次透过半反半透膜111、液晶波片113和反射透射偏光片115后出射至光学系统10外；
控制液晶波片113中的液晶分子呈第二方向排布以使调光组件11处于第二模式，以使透过液晶波片113的偏振光完成在线偏振光与圆偏振光之间的转换，以使第二入射光线依次透过半反半透膜111、液晶波片113后经反射透射偏光片115反射折返至半反半透膜111，再由半反半透膜111反射后依次经过液晶波片113和反射透射偏光片115后出射至光学系统10外。
如此，本实施例的控制方法是通过控制液晶波片113中液晶分子的方向排布，进而控制调光组件11处于不同的模式。
具体地，液晶可以像液体一样流动，但液晶分子却是像道路一样取向有序的。当通电时导通，排列变得有秩序，使光线通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过。宏观上，当液晶波片113导通时，液晶波片113可以实现转换偏振光的旋向，当液晶波片113导通时，液晶波片113相当于透镜，不改变偏振光的旋向。在一个例子中，当液晶波片113通电时，0°的入射光线光矢量与液晶波片113光轴夹角为45°，经过后变为右旋圆偏振光。当液晶波片113不通电时，0°的入射光线直接透过液晶波片113而不改变旋向。
需要指出的是，本申请实施方式的控制方法其他未展开的部分可以参考以上对光学系统10、显示系统40的相关部分的描述，在此不再赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括：
调光组件，用于透过入射光线并形成第一光线；
分光镜，用于反射所述第一光线并形成第二光线；
反射镜，用于反射所述第二光线并形成第三光线，以使所述分光镜透过所述第三光线；
其中，所述调光组件能够在第一模式和第二模式之间切换，所述调光组件用于使所述入射光线在第二模式时的光程大于在第一模式时的光程。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，在所述第一模式时，所述调光组件使所述入射光线在所述调光组件内反射的次数为第一次数，在所述第二模式时，所述调光组件使所述入射光线在所述调光组件内反射的次数为第二次数，所述第二次数大于所述第一次数。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述调光组件包括半反半透膜、液晶波片和反射透射偏光片，所述液晶波片设置在半反半透膜和所述反射透射偏光片之间，所述反射透射偏光片设置在所述液晶波片朝向分光镜的一侧，所述液晶波片中的液晶分子的排列方向能够改变以使所述液晶波片处于第一状态和第二状态，所述第一状态与所述第一模式对应，所述第二状态与所述第二模式对应；
在所述液晶波片处于第一状态时，所述液晶波片将透过所述液晶波片的第一偏振光的相位保持不变，所述反射透射偏光片用于透过所述第一偏振光；
在所述液晶波片处于第二状态时，所述液晶波片将透过所述液晶波片的第一偏振光形成第二偏振光，所述反射透射偏光片用于反射所述第二偏振光，以使所述第二偏振光透过所述液晶片后形成的第三偏振光传导至所述半反半透膜，所述第一偏振光与所述第二偏振光的偏振态相差90°，所述第二偏振光与所述第三偏振光的偏振态相差90°。
4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述调光组件还包括第一四分之一波片，所述第一四分之一波片设置在所述半反半透膜背离所述液晶波片的一侧，所述第一四分之一波片用于透过所述入射光线并形成所述第一偏振光。
5.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述调光组件还包括平面镜，所述平面镜设置在所述第一四分之一波片背离所述半反半透膜的一侧，并与所述第一四分之一波片连接。
6.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述调光组件还包括第二四分之一波片，所述第二四分之一波片设置在所述反射透射偏光片和所述分光镜之间，所述第二四分之一波片用于将透过所述反射透射偏光片形成的线偏振光形成第一圆偏振光，所述分光镜用于反射第一圆偏振光并透射第二圆偏振光，所述第一圆偏振光和所述第二圆偏振光的相位相差180°。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括光学透镜，所述光学透镜设置在所述反射透射偏光片和所述分光镜之间。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述反射镜为凹面镜，所述凹面镜的凹面朝向所述分光镜。
9.一种显示系统，其特征在于，包括：
权利要求1-8任一项所述的光学系统；
显示器，用于形成所述入射光线。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9所述的显示系统。
11.一种显示系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
通过显示器生成入射光线；
控制所述光学系统的调光组件处于第一模式，以使所述显示器在第一时刻生成的所述入射光线经由所述光学系统的调光组件、分光镜和反射镜传导后出射至所述光学系统外，所述第一时刻生成的入射光线在所述调光组件中的光程为第一光程；
控制所述调光组件处于第二模式，以使所述显示器在第二时刻生成的所述入射光线经由所述光学系统的调光组件、分光镜和反射镜传导后出射至所述光学系统外，所述第二时刻生成的入射光线在所述调光组件中的光程为第二光程，所述第二光程大于所述第一光程以使所述光学系统形成两个焦面。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述调光组件包括半反半透膜、液晶波片和反射透射偏光片，所述液晶波片设置在半反半透膜和所述反射透射偏光片之间，所述反射透射偏光片设置在所述液晶波片朝向分光镜的一侧，所述控制方法包括：
控制所述液晶波片中的液晶分子呈第一方向排布以使所述调光组件处于所述一模式，以使所述第一时刻生成的入射光线依次透过所述半反半透膜、所述液晶波片和所述反射透射偏光片后出射至所述光学系统外；
控制所述液晶波片中的液晶分子呈第二方向排布以使所述调光组件处于所述二模式，以使透过所述液晶波片的偏振光完成在线偏振光与圆偏振光之间的转换，以使所述第二时刻生成的入射光线依次透过所述半反半透膜、所述液晶波片后经所述反射透射偏光片反射折返至所述半反半透膜，再由所述半反半透膜反射后依次所述液晶波片和所述反射透射偏光片后出射至所述光学系统外。
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