一种投影系统和方法与流程

本发明涉及应用光学技术领域，更具体地，涉及一种投影系统和方法。

背景技术：

目前，微纳结构作为新型超薄光学结构的一个发展方向，广泛运用于偏振片、矢量光束构建、平面透镜构建、全息显示等方面。运用与入射光波长尺度相近的纳米尺度结构单元的电磁响应特性，能实现对入射光的相位、振幅调制功能而获得光束偏振态转换、光束会聚及发散，以及全息图像显示等功能。正因为微纳结构与光波波长尺度相近，从而摆脱传统光学元件尺度过大的缺陷，而运用于微结构光学系统中，同时具备高精度、无尺寸形状限制的优点。

微纳天线是一种微纳结构，广泛用于纳米激光器、表面光谱增强、非线性光学效应增强、超灵敏光学传感、亚波长分辨成像等领域。

微纳天线阵列，由多组微纳天线阵列进行组合构成。每组微纳阵列由多个分别能实现0-2π梯度相位调制的微纳天线构成。其中，微纳天线结构可以是但不仅限于是棒状金属结构。微纳天线阵列目前运用于光场构建，暂没有运用于光学系统中。

光学系统(opticalsystem)是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统。

投影系统是一种常用的光学系统。现有的投影系统运用包含光波导、棱镜、多个透镜的光学系统，通过将图像的rgb三个分量的合成，实现将光源处的图像信息放大、投影至像面处，能通过光源处进行信号光刷新实现显示图像刷新。现有投影系统运用包括光波导、棱镜组、透镜组等大量传统光学元件，整体体积大，结构复杂，进行投影显示过程中所需调整参数较多，受环境影响大。

技术实现要素：

为克服现有投影系统存在的体积较大的不足，本发明提供一种投影系统和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种投影系统，包括：沿光路依次设置的光信号发生装置，用于以预设顺序循环加载每个子图像，生成携带每个所述子图像的信息的信号光；其中，所述子图像为图像按预设规则分割而成的一部分，所有子图像可拼接为完整的所述图像；起偏装置，用于将所述信号光转换为偏振光；微纳天线阵列，用于将每束所述偏振光转换为多束偏振态不同的出射光；所述出射光的束数与所述图像被分割的子图像的总数相同；检偏器，用于将每个所述子图像对应的一种偏振态的所述出射光输出在像面上；所述一种偏振态根据所述预设规则确定。

优选地，所述微纳天线阵列的背面镀有反射膜；所述反射膜用于反射所述出射光；相应地，所述起偏装置和所述微纳天线阵列之间还包括：分光器，用于将所述起偏装置出射的所述偏振光透射到所述微纳天线阵列上，并将所述反射膜反射的所述出射光反射到所述检偏器上。

优选地，所述光信号发生装置每秒加载所述子图像的帧数为24的倍数。

优选地，根据所述预设规则将所述图像按垂直方向或水平方向分割为三个子图像；相应地，所述起偏装置为起偏器，用于将所述信号光转换为线偏振光。

优选地，根据所述预设规则将所述图像按垂直方向或水平方向分割为两个子图像；相应地，所述起偏装置包括沿光路依次设置的起偏器，用于将所述信号光转换为线偏振光；四分之一波片，用于将所述线偏振光转换为圆偏振光。

优选地，投影系统还包括：图像分割装置，与所述光信号发生装置连接，用于根据所述预设规则将所述图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像。

根据本发明的一个方面，提供一种投影方法，包括：s1、以预设顺序循环加载每个子图像，生成携带每个所述子图像的信息的信号光；其中，所述子图像为图像按预设规则分割而成的一部分，所有子图像可拼接为完整的所述图像；s2、将所述信号光转换为偏振光；s3、将每束所述偏振光转换为多束偏振态不同的出射光；所述出射光的束数与所述图像被分割的子图像的总数相同；s4、将每个所述子图像对应的一种偏振态的所述出射光输出在像面上；所述一种偏振态根据所述预设规则确定。

优选地，所述步骤s1之前还包括：s0、根据所述预设规则将所述图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像。

优选地，所述步骤s0具体包括：根据所述预设规则将所述图像按垂直方向或水平方向分割为三个子图像；相应地，所述步骤s2中的偏振光为线偏振光。

优选地，所述步骤s0具体包括：根据所述预设规则将所述图像按垂直方向或水平方向分割为两个子图像；相应地，所述步骤s2中的偏振光为圆偏振光。

本发明提供的一种投影系统和方法，通过高频率、循环加载图像的各部分，对入射的信号光进行偏振转换和偏振态选择，使图像的各部分分时、分区域显示在像面上，并通过合适的光路设计，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。

附图说明

图1为本发明实施例微纳天线阵列进行偏振转换的示意图；

图2为本发明实施例微纳天线阵列进行偏振转换的示意图；

图3为本发明实施例一种投影系统的示意图；

图4为本发明实施例一种投影系统的示意图；

图5为本发明实施例一种投影系统的示意图；

图6为本发明实施例一种投影系统的示意图；

图7为本发明实施例一种投影系统的示意图；

图8为本发明实施例一种投影方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

首先对本发明中的微纳天线阵列进行说明。

微纳天线阵列由微纳结构构建，可用作偏振片。微纳天线阵列由尺度接近于入射光波波长的微纳天线构成。每个微纳天线可作为一个调制单元。根据单个调制单元的电磁特性形成的相位及偏振调制结果进行微纳调制单元阵列，即微纳天线阵列的设计，能实现将入射的偏振光转换为多束偏振光。

需要说明的是，本发明实施例中的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光均从入射方向看。

图1为本发明实施例微纳天线阵列进行偏振转换的示意图。如图1所示，微纳天线阵列3由基板和基板上以一定方式排列的微纳天线31构成。排列有微纳天线31的一面为微纳天线阵列的正面，未排列微纳天线31的一面为微纳天线阵列的背面32。在光路上设置微纳天线阵列3时，入射光从微纳天线阵列3的正面入射。

当一束线偏振光101入射时，微纳天线阵列3将线偏振光101转换为左旋圆偏振光104和右旋圆偏振光102，同时保留线偏振分量103，成为可加载图像信息的三束出射光。左旋圆偏振光104和右旋圆偏振光102分别以透射角和分居法线两侧。

图2为本发明实施例微纳天线阵列进行偏振转换的示意图。如图2所示，当一束圆偏振光201以入射角θi入射时，微纳天线阵列3将圆偏振光201转换为入射光的反旋向偏振光202和同旋向偏振光203，构成可加载图像信息的两束出射光。反旋向偏振光202为非寻常光，其透射角为同旋向偏振光203为寻常光，其透射角为

通过在微纳天线阵列的背面镀上反射膜，这种偏振转换功能同样可在反射光上实现。

本发明的基本原理是：基于微纳天线阵列的上述性质，将待投影的图像的各个部分分时显示在像面上的不同位置；通过选择微纳天线阵列的出射光的偏振态，使图像的各个部分在像面上的位置关系与图像中各个部分的位置关系对应；通过选择合适的微纳天线排列方式和偏振光的入射角，使显示在像面上的图像相邻部分的边缘相接；通过选择合适的图像的各个部分显示在像面上的间隔时间，利用人眼的视觉暂留，人眼将在像面上看到的是由分时显示的图像的各个部分拼接成完整的图像。

图3为本发明实施例一种投影系统的示意图。如图3所示，一种投影系统包括：沿光路依次设置的光信号发生装置1，用于以预设顺序循环加载每个子图像，生成携带每个子图像的信息的信号光；其中，子图像为图像按预设规则分割而成的一部分，所有子图像可拼接为完整的图像；起偏装置2，用于将信号光转换为偏振光；微纳天线阵列3，用于将每束偏振光转换为多束偏振态不同的出射光；出射光的束数与图像被分割的子图像的总数相同；检偏器4，用于将每个子图像对应的一种偏振态的出射光6输出在像面上；一种偏振态根据预设规则确定。

与传统的基于透镜组的投影系统不同，本发明实施例提供的一种投影系统沿光路依次设置有光信号发生装置1、起偏装置2、微纳天线阵列3和检偏器4。

本发明提供的投影系统可以通过透射方式实现。

光信号发生装置1将已根据预设规则分割好的图像a的每个子图像以预设顺序循环加载。图像a被分割为n个子图像a1、a2、…、an，每个子图像均为图像a的一部分，且全部子图像a1、a2、…、an可拼接为完整的图像a。例如，光信号发生装置1以a1-a2-…-an的顺序循环加载图像a的子图像，即光信号发生装置1依次加载子图像a1-a2-…-an-a1-a2-…-an-…

图像a的各个子图像显示在像面上的间隔时间与光信号发生装置1加载图像a的各个子图像的间隔时间相同。为了使图像a的各个子图像显示在像面上的间隔时间满足人眼视觉暂留的条件，光信号发生装置1加载图像a的各个子图像的间隔时间也应满足人眼视觉暂留的条件。

优选的，光信号发生装置1为微显示器。微显示器是平面尺寸极小的显示器，可小于1英寸。

下面以图像a的子图像a1为例，说明光在本发明实施例的光路中的传播过程。

光信号发生装置1加载子图像a1后，生成携带子图像a1的信息的信号光。

携带子图像a1的信息的信号光沿光路传播，入射到起偏装置2。起偏装置2将入射的信号光转换为携带子图像a1的信息的偏振光。

携带子图像a1的信息的偏振光沿光路继续传播，入射到微纳天线阵列3。每束携带子图像a1的信息的偏振光入射到微纳天线阵列3，经过微纳天线阵列3的偏振转换，出射多束携带子图像a1的信息的出射光。对于同一束入射的偏振光，出射光的束数与图像被分割的子图像的总数相同n相同，每束出射光的偏振态和出射角均不相同。因此，携带子图像a1的信息的出射光包括了n种偏振态。

携带子图像a1的信息的出射光沿光路继续传播，入射到检偏器4。如果携带子图像a1的信息的出射光不经过检偏器4，直接投射到像面上，因为携带子图像a1的信息的出射光包括了n种偏振态且每种偏振态的出射光的出射角不同，会在像面上显示n个子图像a1。为了在像面上仅显示1个子图像a1，必须使携带子图像a1的信息的出射光中仅1种偏振态的出射光投射到像面上。通过旋转检偏器4，可以使一种偏振态的入射光通过检偏器4，其他偏振态的入射光不能通过检偏器4。携带子图像a1的信息的出射光中仅1种偏振态的出射光6能通过检偏器4，使像面上显示1个子图像a1。

生成携带图像a的其他子图像的信号光和信号光在光路中的传播过程与上述生成携带子图像a1的信号光和信号光在光路中的传播过程类似，此处不再赘述。

通过上述的过程，可以使图像a的子图像a1、a2、…、an以a1-a2-…-an的顺序循环显示在像面上，即像面上依次显示子图像a1-a2-…-an-a1-a2-…-an-…

由于不同偏振态的出射光的出射角不同，可以根据将图像a分割成子图像a1、a2、…、an的预设规则，分别确定携带子图像a1、a2、…、an的出射光中通过检偏器4的一种偏振态，使像面上显示的子图像a1、a2、…、an的位置关系与子图像a1、a2、…、an的位置关系对应。当携带子图像a1、a2、…、an的出射光分别入射到检偏器4时，检偏器4分别旋转到相应地角度，使子图像a1、a2、…、an分别对应的根据预设规则确定的一种偏振态的出射光通过检偏器4。

为了使人眼能将像面上显示的子图像a1、a2、…、an拼接成完成的图像a，像面上显示的相邻的两子图像的边缘应相接，即没有间隙或重叠。由于不同偏振态的出射光的出射角不同，为了使像面上显示的相邻的子图像的边缘应相接，可以选择合适的信号光入射到微纳天线阵列3的入射角和微纳天线阵列3上微纳天线的排列方式。

通过上述过程，可以实现图像a的各子图像在像面上的分时、分区域显示，显示的间隔满足人眼视觉暂留的条件，像面上显示的图像a各子图像的位置关系与图像a中各子图像分的位置关系对应且相邻子图像的边缘相接，人员在看到像面时，会认为看到完整的图像a。

当然，本实施例还包括沿光路设置在检偏器4之后的透镜，用于将通过检偏器4的各子图像进行放大。

本发明实施例通过光信号发生装置高频率、循环加载图像的各部分，通过微纳天线阵列对入射的信号光进行偏振转换，通过检偏器进行偏振态选择，使图像的各部分分时、分区域显示在像面上，并通过合适的光路设计，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。进一步地，基于微纳天线阵列实现投影，避免了传统光学透镜组在进行成像时带来的像差影响；微纳天线阵列具有对光的波长不敏感性，能实现更宽波段的成像。当待投影的图像宽高比较大时，传统的投影系统只能将图像的宽度压缩到支持的最大宽度，基于微纳天线阵列的投影系统只需将图像的一部分压缩到支持的最大宽度，扩大投影系统的显示视场角，支持的图片的宽高比更大。

基于上述实施例，微纳天线阵列的背面镀有反射膜；反射膜用于反射出射光；相应地，起偏装置和微纳天线阵列之间还包括：分光器，用于将起偏装置出射的偏振光透射到微纳天线阵列上，并将反射膜反射的出射光反射到检偏器上。

本发明提供的投影系统还可以通过反射方式实现。

为了通过反射方式实现投影，在微纳天线阵列的背面镀上反射膜。优选地，反射膜为金属反射膜。

反射膜将经过偏振转换后的出射光反射出微纳天线阵列。

相应地，沿光路方向，在起偏装置和镀膜的微纳天线阵列之间设置分光器。

起偏装置将入射的信号光转换为偏振光后，分光器将偏振光透射到微纳天线阵列上。

微纳天线阵列将入射的偏振光转换为包括多种偏振态的出射光后，包括多种偏振态的出射光通过微纳天线阵列背面的反射膜反射到分光器上。

分光器再将微纳天线阵列反射过来的包括多种偏振态的出射光反射到检偏器上。

通过选择检偏器的角度，使从包括多种偏振态的出射光中，各子图像分别对应的一种偏振态的出射光输出到像面上。

本发明实施例通过分光器实现基于微纳天线阵列的反射式投影系统，使投影系统沿光路方向的尺寸更小，减小了投影系统的体积。

基于上述实施例，光信号发生装置每秒加载子图像的帧数为24的倍数。

光信号发生装置加载子图像的帧数应满足人眼视觉暂留的条件。

视觉暂留，是指光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象。其原因是由视神经的反应速度造成的。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。

物体在快速运动时,当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像。一般地，当人眼每秒看到的图像达24帧时，人眼认为看到的是不变的图像。因此，人眼要对像面上显示的图像的各部分进行拼接，像面上每秒显示图像的每个子图像都至少达24帧，从而像面上每秒显示子图像的帧数为24与图像的子图像的总数的乘积。

像面上每秒显示子图像的帧数与光信号发生装置加载子图像的帧数相同。因此，光信号发生装置加载子图像的帧数为24的倍数。

本发明实施例通过光信号发生装置每秒加载子图像的帧数为24的倍数，使像面上每秒显示子图像的帧数满足人眼视觉暂留的条件，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。

基于上述实施例，作为一种可选实施例，根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为三个子图像；相应地，起偏装置为起偏器，用于将信号光转换为线偏振光。

图4为本发明实施例一种投影系统的示意图。如图4所示，投影系统沿光路依次设置有光信号发生装置1、起偏器21、微纳天线阵列3和检偏器4，通过透射方式实现投影。

根据预设规则将图像按水平方向分割为三个子图像：左子图像、中子图像和右子图像。相应地，微纳天线阵列3上每组微纳阵列为水平方向。优选的，将图像按水平方向平均分割为三个子图像，容易确定偏振光入射到微纳天线阵列3的入射角和微纳天线阵列3上微纳天线的排列方式。

光信号发生装置1循环加载左子图像、中子图像和右子图像，每秒加载子图像的帧数不少于72，生成分别携带左子图像、中子图像和右子图像的信息的信号光。

相应地，起偏器21作为起偏装置，信号光通过起偏器21转换为线偏振光。

线偏振光通过微纳天线阵列3后形成出射角度不同的左旋圆偏振出射光、右旋圆偏振出射光以及线偏振出射光。

出射光通过检偏器4时，检偏器4在机械控制或计算机控制下对出射光的偏振态进行筛选，实现加载图像左子图像时只出射左旋圆偏振出射光，加载中子图像时只出射线偏振出射光，加载图像右子图像时只出射右旋圆偏振出射光。从而左子图像、中子图像和右子图像分别显示在像面7的左侧、中间和右侧，与子图像的位置关系对应。在合适的线偏振光入射角和微纳天线阵列3上微纳天线的排列方式的设计下，人眼看到的是像面7上由左子图像、中子图像和右子图像拼接成的完整图像。

图5为本发明实施例一种投影系统的示意图。如图5所示，投影系统沿光路依次设置有光信号发生装置1、起偏器21、分光器、微纳天线阵列3和检偏器4，通过反射方式实现投影。

根据预设规则将图像按水平方向分割为三个子图像：左子图像、中子图像和右子图像。相应地，微纳天线阵列3上每组微纳阵列为水平方向。优选的，将图像按水平方向平均分割为三个子图像，容易确定偏振光入射到微纳天线阵列3的入射角和微纳天线阵列3上微纳天线的排列方式。

光信号发生装置1循环加载左子图像、中子图像和右子图像，每秒加载子图像的帧数不少于72，生成分别携带左子图像、中子图像和右子图像的信息的信号光。

相应地，起偏器21作为起偏装置，信号光通过起偏器21转换为线偏振光。

与上述透射方式实现的投影系统不同，线偏振光不是直接入射到微纳天线阵列3上，而是经分光器5透射后再入射到微纳天线阵列3上。

线偏振光通过微纳天线阵列3后形成出射角度不同的左旋圆偏振出射光、右旋圆偏振出射光以及线偏振出射光，左旋圆偏振出射光、右旋圆偏振出射光以及线偏振出射光经微纳天线阵列3背面镀有的反射膜33反射到分光器5上。

分光器5将反射膜33反射过来的左旋圆偏振出射光、右旋圆偏振出射光以及线偏振出射光再反射到检偏器4上。

出射光通过检偏器4时，检偏器4在机械控制或计算机控制下对出射光的偏振态进行筛选，实现加载图像左子图像时只出射左旋圆偏振出射光，加载中子图像时只出射线偏振出射光，加载图像右子图像时只出射右旋圆偏振出射光。从而左子图像、中子图像和右子图像分别显示在像面7的左侧、中间和右侧，与子图像的位置关系对应。在合适的线偏振光入射角和微纳天线阵列3上微纳天线的排列方式的设计下，人眼看到的是像面7上由左子图像、中子图像和右子图像拼接成的完整图像。

也可以将根据预设规则将图像按垂直方向分割为三个子图像：上子图像、中子图像和下子图像。相应地，微纳天线阵列3上每组微纳阵列为垂直方向。将图像按垂直方向分割为三个子图像，通过透射方式或反射方式的投影系统实现投影的过程与将图像按水平方向分割为三个子图像，通过透射方式或反射方式的投影系统实现投影的过程类似，此处不再赘述。

本发明实施例通过光信号发生装置高频率、循环加载图像的各部分，通过微纳天线阵列对入射的信号光进行偏振转换，通过检偏器进行偏振态选择，使图像的各部分分时、分区域显示在像面上，并通过合适的光路设计，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。进一步地，当待投影的图像宽高比较大时，投影系统的显示视场角扩大3倍，支持的图片的宽高比更大。

基于上述实施例，作为一种可选实施例，根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为两个子图像；相应地，起偏装置包括沿光路依次设置的起偏器，用于将信号光转换为线偏振光；四分之一波片，用于将线偏振光转换为圆偏振光。

图6为本发明实施例一种投影系统的示意图。如图6所示，投影系统沿光路依次设置有光信号发生装置1、起偏器21、四分之一波片22、微纳天线阵列3和检偏器4，通过透射方式实现投影。

根据预设规则将图像按水平方向分割为两个子图像：左子图像、右子图像。相应地，微纳天线阵列3上每组微纳阵列为水平方向。优选的，将图像按水平方向平均分割为两个子图像，容易确定偏振光入射到微纳天线阵列3的入射角和微纳天线阵列3上微纳天线的排列方式。

光信号发生装置1循环加载左子图像和右子图像，每秒加载子图像的帧数不少于48，生成分别携带左子图像和右子图像的信息的信号光。

相应地，起偏器21和四分之一波片22组成起偏装置。信号光通过起偏器21转换为线偏振光，线偏振光通过四分之一波片22转换为圆偏振光。

圆偏振光通过微纳天线阵列3后形成出射角度不同的入射圆偏振光的同旋向圆偏振出射光和反旋向圆偏振出射光。

出射光通过检偏器4时，检偏器4在机械控制或计算机控制下对出射光的偏振态进行筛选，实现加载图像左子图像时只出射入射圆偏振光的同旋旋圆偏振出射光，加载图像右子图像时只出射入射圆偏振光的反旋圆偏振出射光。从而左子图像、中子图像和右子图像分别显示在像面7的左侧和右侧，与子图像的位置关系对应。在合适的线偏振光入射角和微纳天线阵列3上微纳天线的排列方式的设计下，人眼看到的是像面7上由左子图像和右子图像拼接成的完整图像。

图7为本发明实施例一种投影系统的示意图。如图7所示，投影系统沿光路依次设置有光信号发生装置1、起偏器21、四分之一波片22、微纳天线阵列3和检偏器4，通过反射方式实现投影。

根据预设规则将图像按水平方向分割为两个子图像：左子图像、右子图像。相应地，微纳天线阵列3上每组微纳阵列为水平方向。优选的，将图像按水平方向平均分割为两个子图像，容易确定偏振光入射到微纳天线阵列3的入射角和微纳天线阵列3上微纳天线的排列方式。

光信号发生装置1循环加载左子图像和右子图像，每秒加载子图像的帧数不少于48，生成分别携带左子图像和右子图像的信息的信号光。

相应地，起偏器21和四分之一波片22组成起偏装置。信号光通过起偏器21转换为线偏振光，线偏振光通过四分之一波片22转换为圆偏振光。

与上述透射方式实现的投影系统不同，圆偏振光不是直接入射到微纳天线阵列3上，而是经分光器5透射后再入射到微纳天线阵列3上。

圆偏振光通过微纳天线阵列3后形成出射角度不同的入射圆偏振光的同旋向圆偏振出射光和反旋向圆偏振出射光，入射圆偏振光的同旋向圆偏振出射光和反旋向圆偏振出射光经微纳天线阵列3背面镀有的反射膜33反射到分光器5上。

分光器5将反射膜33反射过来的入射圆偏振光的同旋向圆偏振出射光和反旋向圆偏振出射光再反射到检偏器4上。

出射光通过检偏器4时，检偏器4在机械控制或计算机控制下对出射光的偏振态进行筛选，实现加载图像左子图像时只出射入射圆偏振光的同旋旋圆偏振出射光，加载图像右子图像时只出射入射圆偏振光的反旋圆偏振出射光。从而左子图像、中子图像和右子图像分别显示在像面7的左侧和右侧，与子图像的位置关系对应。在合适的线偏振光入射角和微纳天线阵列3上微纳天线的排列方式的设计下，人眼看到的是像面7上由左子图像和右子图像拼接成的完整图像。

也可以将根据预设规则将图像按垂直方向分割为两个子图像：上子图像和下子图像。相应地，微纳天线阵列3上每组微纳阵列为垂直方向。将图像按垂直方向分割为两个子图像，通过透射方式或反射方式的投影系统实现投影的过程与将图像按水平方向分割为两个子图像，通过透射方式或反射方式的投影系统实现投影的过程类似，此处不再赘述。

本发明实施例通过光信号发生装置高频率、循环加载图像的各部分，通过微纳天线阵列对入射的信号光进行偏振转换，通过检偏器进行偏振态选择，使图像的各部分分时、分区域显示在像面上，并通过合适的光路设计，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。进一步地，当待投影的图像宽高比较大时，投影系统的显示视场角扩大2倍，支持的图片的宽高比更大。

基于上述实施例，投影系统还包括：图像分割装置，与光信号发生装置连接，用于根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像。

在光信号发生装置以预设顺序循环加载图像的每个子图像之前，可以通过与光信号发生装置连接的图像分割装置，根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像。图像分割装置将图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像后，光信号发生装置再以预设顺序循环加载已分割好的每个子图像。优选地，预设规则为平均分配。

在一些应用环境下，本发明提供的投影系统能使人眼在像面上看到多幅图像拼接成的一副更大的图像。例如，在人数众多的多人合影、拍摄书画卷轴或地理环境的摄影时，由于拍摄内容的特性，图像的宽高比较大，传统的做法是采用全景拍摄或将拍摄的多幅图像拼接成完整的图像。在对这类图像进行投影时，可以不输入拼接后的图像，而是直接将拍摄的多幅图像以预设顺序循环输入到投影系统，人眼也能在像面上看到多幅图像拼接成的一副更大的图像。

本发明实施例通过图像分割装置根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像，使光信号发生装置高频率、循环加载图像的各部分，通过微纳天线阵列对入射的信号光进行偏振转换，通过检偏器进行偏振态选择，使图像的各部分分时、分区域显示在像面上，并通过合适的光路设计，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。

图8为本发明实施例一种投影方法的流程图。基于上述实施例，如图8所示，一种图像显示方法，其特征在于，包括：步骤s1、以预设顺序循环加载每个子图像，生成携带每个子图像的信息的信号光；其中，子图像为图像按预设规则分割而成的一部分，所有子图像可拼接为完整的图像；步骤s2、将信号光转换为偏振光；步骤s3、将每束偏振光转换为多束偏振态不同的出射光；出射光的束数与图像被分割的子图像的总数相同；步骤s4、将每个子图像对应的一种偏振态的出射光输出在像面上；一种偏振态根据预设规则确定。

具体地，步骤s1、将图像的每个子图像以预设顺序循环加载生成携带每个子图像的信息的信号光。每个子图像均为图像按预设规则分割而成的一部分，并且全部子图像可拼接为完整的图像。

步骤s2、步骤s1中生成的携带每个子图像的信息的信号光被转换为偏振光。偏振光携带了每个子图像的信息。

步骤s3、携带每个子图像的信息的偏振光被转换为包括多种偏振态的偏振光。对于同一束入射的偏振光，出射光的束数与图像被分割的子图像的总数相同，每束出射光的偏振态和出射角均不相同。

步骤s4、对于携带每个子图像的信息的包括多种偏振态的出射光，根据预设规则确定其中与每个子图像对应的一种偏振态的出射光，将该种偏振态的出射光输出到像面上。

本发明实施例一种投影方法的具体实现过程详见上述投影系统的实施例，此处不再赘述。

本发明实施例通过高频率、循环加载图像的各部分，对入射的信号光进行偏振转换和偏振态选择，使图像的各部分分时、分区域显示在像面上，并通过合适的光路设计，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。进一步地，基于微纳结构实现投影，避免了传统光学透镜组在进行成像时带来的像差影响；微纳结构具有对光的波长不敏感性，能实现更宽波段的成像。当待投影的图像宽高比较大时，传统的投影系统只能将图像的宽度压缩到支持的最大宽度，基于微纳结构的投影系统只需将图像的一部分压缩到支持的最大宽度，扩大投影系统的显示视场角，支持的图片的宽高比更大。

基于上述实施例，作为一种优选实施例，步骤s1之前还包括：步骤s0、根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像。

具体地，以预设顺序循环加载图像的每个子图像之前，根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像。优选地，预设规则为平均分配。

本发明实施例根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像的具体实现过程详见上述投影系统的实施例，此处不再赘述。

本发明实施例通过根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为多个子图像，高频率、循环加载图像的各部分，对入射的信号光进行偏振转换和偏振态选择，使图像的各部分分时、分区域显示在像面上，并通过合适的光路设计，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。

基于上述实施例，作为一种可选实施例，步骤s0具体包括：根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为三个子图像；相应地，步骤s2中的偏振光为线偏振光。

具体地，步骤s0中，根据预设规则将图像按垂直方向分割为三个子图像：上子图像、中子图像和下子图像；或按水平方向分割为三个子图像：左子图像、中子图像和右子图像。

当根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为三个子图像时，相应地，步骤s2中具体为将携带每个子图像信息的信号光转换为线偏振光。

本发明实施例一种投影方法的具体实现过程详见上述投影系统的实施例，此处不再赘述。

本发明实施例通过高频率、循环加载图像的各部分，对入射的信号光进行偏振转换和偏振态选择，使图像的各部分分时、分区域显示在像面上，并通过合适的光路设计，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。进一步地，当待投影的图像宽高比较大时，投影的显示视场角扩大3倍，支持的图片的宽高比更大。

基于上述实施例，作为一种可选实施例，步骤s0具体包括：根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为两个子图像；相应地，所述步骤s2中的偏振光为圆偏振光。

具体地，步骤s0中，根据预设规则将图像按垂直方向分割为两个子图像：上子图像和下子图像；或按水平方向分割为两个子图像：左子图像和右子图像。

当根据预设规则将图像按垂直方向或水平方向分割为三个子图像时，相应地，步骤s2中具体为将携带每个子图像信息的信号光转换为圆偏振光。

本发明实施例一种投影方法的具体实现过程详见上述投影系统的实施例，此处不再赘述。

本发明实施例通过高频率、循环加载图像的各部分，对入射的信号光进行偏振转换和偏振态选择，使图像的各部分分时、分区域显示在像面上，并通过合适的光路设计，使人眼看到完整的图像，基于微纳结构实现了投影，很大程度上减小了投影系统的体积。进一步地，当待投影的图像宽高比较大时，投影的显示视场角扩大2倍，支持的图片的宽高比更大。

最后，本发明的上述实施例仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。