CN112394605A - 一种扫描投影方法、拼接式的扫描投影装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扫描投影方法、拼接式的扫描投影装置及设备，用于减小光纤扫描投影过程中像素的畸变，提高投影质量。该装置包括：扫描显示模组，包括扫描单元阵列，所述扫描单元阵列包括多个激光扫描子单元，每个激光扫描子单元扫描出射待显示图像所包括的多个子图像中一个子图像的光，且所述多个激光扫描子单元扫描出射的多个子图像在所述中间像面处拼接为与所述待显示图像对应的完整图像；光线转折器，设置于所述中间像面处，其被配置为将入射的图像中每个像素点的主光线转折成垂直于所述光线转折器面的光线并出射；投影透镜组件，用于对所述光线转折器出射光对应的图像进行放大，并投射到投影介质表面上以形成所述待显示图像对应的显示图像。

Description

一种扫描投影方法、拼接式的扫描投影装置及设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种扫描投影方法、拼接式的扫描投影装置及设备。

背景技术

投影显示技术由于其不受显示面板尺寸的限制，可实现大尺寸、超大尺寸的投影显示，可广泛应用于生活娱乐、办公、教育等等多个领域。

目前，在进行大屏高分辨显示的应用场景下(比如4K、8K显示)，常常需要多个多投影仪进行拼接实现。由于各投影仪与投影屏幕之间的相对位置等差异，使得投影仪所出射的每个像素点到屏幕的距离和角度都不一致，导致投影仪出射到屏幕上的光斑会产生畸变，影响投影画面的像素尺寸均匀性，甚至导致投影画面的失真。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种扫描投影方法、拼接式的扫描投影装置及设备，用于降低扫描投影***的像素光斑的畸变，提高投影质量。

本发明实施例中提供的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种拼接式的扫描投影装置，包括：

扫描显示模组，包括扫描单元阵列，所述扫描单元阵列包括多个激光扫描子单元，每个激光扫描子单元扫描出射待显示图像所包含的多个子图像中的一个子图像的光束；所述多个激光扫描子单元扫描出射的多个子图像的光束聚焦成像于中间像面处，并在所述中间像面处拼接为与所述待显示图像对应的完整图像；

光线转折器，设置于所述中间像面处，被配置为将入射光对应的图像中每个像素点的主光线转折为垂直于所述光线转折器的光线后出射，且出射的主光线之间相互平行；

投影透镜组件，用于对所述光线转折器出射光对应的图像进行放大，并将放大后的图像投射至投影介质上形成所述待显示图像对应的显示图像。

所述光线转折器包括衍射光学元件或微透镜阵列。

可选的，所述激光扫描子单元为MEMS扫描模组或光纤扫描器。

可选的，若所述激光扫描子单元为光纤扫描器，则：

所述光纤扫描器中的光纤的出光端的端面设置有自聚焦透镜，用于将所述光纤扫描器出射的锥形光束聚焦成像至所述中间像面处；或者

所述扫描投影装置还包括成像透镜组件，所述成像透镜组件位于每个光纤扫描器的出射光路上，且位于所述扫描显示模组与所述光线转折器之间，用于将各光纤扫描器出射的扫描像面中的每个像素所对应的锥形光束聚焦成像至中间像面处，所述多个子图像在所述中间像面处拼接为与所述待显示图像对应的完整图像。

可选的，当所述扫描投影装置包括所述成像透镜组件时，所述成像透镜模组包括沿光路依次设置的第一透镜组、光阑和第二透镜组，所述光纤扫描器出射的扫描像面上的像素对应的锥形光束经所述光阑前后的两个透镜组进行放大并聚焦成像于所述中间像面处。

可选的，所述扫描单元阵列中光纤扫描器的光纤的纤芯直径相同或不同；多个所述光纤扫描器之间的排列方式包括呈预设倾斜角度排列和/或平行排列。

可选的，扫描显示模组还包括光源，所述光源与所述激光扫描子单元一一对应，用于调制出射各子图像对应的图像光至相应的激光扫描子单元。

第二方面，本发明提供一种扫描投影方法，应用于如第一方面所示的拼接式的扫描投影装置，该方法包括：

采用扫描单元阵列扫描出射待显示图像包含的多个子图像的光束，并将所述多个子图像的光束聚焦成像至中间像面处，所述多个子图像在所述中间像面处拼接为与所述待显示图像对应的完整图像；

利用所述中间像面处的光线转折器将入射光对应的图像中每个像素点的主光线转折为垂直于所述光线转折器的光线后并出射，且出射的主光线之间相互平行；

通过所述光线转折器出光光路上的投影透镜组件将所述光线转折器出射光对应的图像进行放大，并将放大后的图像投射至投影介质上以形成所述待显示图像对应的显示图像。

可选的，所述激光扫描子单元为MENS扫描模组或光纤扫描器。

第三方面，本发明实施例提供一种拼接式的扫描投影装置，包括至少一个如第一方面所示的扫描投影装置，用于对显示图像进行扫描投影。

本发明实施例中，扫描投影***中的扫描显示模组包括扫描单元阵列，扫描单元阵列中的多个激光扫描单元扫描出射待显示图像对应的多个子图像的图像光，出射光束对应的子图像在中间像面处拼接为与待显示图像对应的完整图像；进而，设置在中间像面处的光线转折器可将入射的每个像素点的主光线转折成垂直于光线转折器面的光线并出射，且出射的主光线之间相互平行；然后，在通过设置在光线转折器出光光路上的投影透镜组件即可将光线转折器发出的光束投射到投影介质表面以形成完整图像对应的显示图像，故通过光线转折器可将中间像面的每个像素点的光线转折成垂直或近似垂直光线转折器的光线出射，从而改善像素光斑的畸变，提高投影质量。

附图说明

图1A-图1B为现有技术中光纤扫描投影***的结构示意图；

图2A-图2C为现有技术中多个光纤扫描器拼接的结构示意图；

图3为本发明实施例中扫描投影装置的结构示意图；

图4A-图4B为本发明实施例中扫描显示模组中包括成像透镜组件的结构示意图；

图5为本发明实施例中激光扫描子单元为MEMS扫描模组的结构示意图；

图6A-图6C为本发明实施例中光纤转折器的结构示意图；

图7为本发明实施例中扫描投影方法的流程示意图。

具体实施方式

首先，本发明实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，即：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B 这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

当本发明提及“第一”、“第二”、“第三”或者“第四”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，否则应当理解为仅仅是起区分之用。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

首先，对本发明实施例中拼接式的扫描投影***的结构及工作原理进行介绍，以便本领域技术人员理解。

不同于现有投影显示技术中所采用的基于液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)或基于数字光处理(Digital Light Processing，DLP)等投影显示方式，在本申请中，采用光纤扫描器和/或MEMS扫描模组作为扫描显示元件，本文主要以扫描单元阵列中的激光扫描子单元是光纤扫描器为例。

光纤扫描投影技术的成像原理是：通过光纤扫描器中的致动器带动扫描光纤进行预定二维扫描轨迹的运动，同时调制光源出光功率，将待显示图像的每个像素点信息逐一投射到成像区域上，从而形成投射画面。

图1A为目前常见的光纤扫描投影***的一种结构示意图，该投影***可用于各种应用，例如手机、电脑、数码相机/摄像机、工程投影机、家用投影机、激光电视、支持GPS的设备和汽车等。其主要包括：处理器100、激光器组110、光纤扫描器120、光纤130、光源调制电路140、扫描驱动电路150及合束单元 160。

其中，处理器100可以为图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或者其它具有控制功能、图像处理功能的芯片或电路，这里并不进行具体限定。

***工作时，处理器100可根据待显示的图像数据控制光源调制电路140 对激光器组110进行调制，激光器组110中包含多个单色激光器，分别发出不同颜色的光束。从图1A中可见，激光器组中具体可采用红(Red，R)、绿(Green， G)、蓝(Blue，B)三色激光器。激光器组110中各激光器发出的光束经由合束单元160合束为一束激光并耦入至光纤130中。

处理器100还可控制扫描驱动电路150驱动光纤扫描器120进行扫动，从而将光纤130中传输的光束扫描输出。

由光纤扫描器120扫描输出的光束作用于介质表面上某一像素点位置，并在该像素点位置上形成光斑，便实现了对该像素点位置的扫描。在光纤扫描器 120带动下，光纤130输出端按照一定扫描轨迹扫动，从而使得光束移动至对应的像素点位置进行扫描。实际扫描过程中，光纤130输出的光束将在每个像素点位置形成具有相应图像信息(如颜色、灰度或亮度)的光斑。在一帧的时间里，光束以足够高的速度遍历每一像素点位置，由于人眼观察事物存在“视觉残留”的特点，故人眼便无法察觉光束在每一像素点位置上的移动，而是看见一帧完整的图像。

继续参考图1B，为光纤扫描器120的具体结构，其中包括：致动部121、光纤悬臂122、透镜123、扫描器封装壳124以及固定件125。致动部121通过固定件125固定于扫描器封装壳124中，光纤130在致动部121的自由端延伸形成光纤悬臂122(也可称为光纤)，工作时，致动部121在扫描驱动信号的驱动下沿第一方向(Y方向)及第二方向(X方向)振动，受致动部121带动，光纤悬臂122的自由端按预设的二维扫描轨迹，如螺旋扫描、栅格式扫描、李萨如扫描等方式扫动并出射光束，出射的光束透过透镜123即可在介质表面上扫描。需要说明的是，光纤130从A端接入致动部121，其中的光束可传输至 B端的光纤悬臂122，在可能的实施方式中，光纤130贯穿致动部121并在致动部121的自由端延伸形成光纤悬臂122(也即，光纤130和光纤悬臂122是一体的)；或者，光纤130从A端接入致动部121，并在致动部121内部与B 端的光纤悬臂122的精密对接，从而可将光束输出至光纤悬臂122中(也即，光纤130和光纤悬臂122并不是一体的)。透镜123通常具有光束整形、准直等作用。

需要说明的是，图1A及图1B中所示出的内容只是为了简单说明光纤扫描显示***的基本结构，以便于理解本申请实施例中的技术方案，而不应理解为对本申请的限定。

在实际进行大屏高分辨率的投影显示场景下(如：4K、8K投影显示，投影屏幕尺寸通常为80寸以上)，通常需要多个前述的光纤扫描器进行拼接投影，参考图2A，示出了由16个光纤扫描器构成的4×4的扫描单元阵列，其中的每一个光纤扫描器所投射的光束可在投影介质表面(如：投影屏幕)的对应区域上显示形成设定尺寸的图像，正如图2A中所示出的，各光纤扫描器投射出的图像在投影屏幕上形成了16个图像区域，这些图像区域拼接构成一幅完整的大尺寸高分辨率图像。

本发明实施例中，在将前述的扫描单元阵列用在投影设备中时，为了实现小型化的目的，可将扫描单元阵列中的光纤扫描器排布紧凑，同时为了保证各光纤扫描器投射的光束能够显示形成大尺寸的图像，故可将扫描单元阵列中各光纤扫描器之间设置为非平行的，即彼此相互呈一定的角度。参考图2B，图 2B可以为图2A的俯视图/侧视图，从图中可见，各光纤扫描器彼此可以呈一定角度“发散”式排列。

但在实际传输中，光纤出射的光束呈“发散”方式在空气中延伸，经过透镜后的激光束(即单个光斑)仍存在一定程度的发散角。虽然单个光斑尺寸极小，在大尺寸高分辨率的投影显示场景下，光束的发散情况将被放大，随着光束传播距离的增加，发散现象也更显著。

基于此，扫描单元阵列中各光纤扫描器彼此呈一定角度，那么，各光纤扫描器所投射出的光束从光纤扫描器出光端面至投影屏幕的距离便各不相同(即光程不同)，这样就会造成各光纤扫描器投射至屏幕上的光斑大小不一致，在投影显示时，也就会导致投影画面在不同区域产生像素畸变。参考图2C，在正投影情况下，投影屏幕的四周区域的光斑较大，也即，像素畸变的程度较为显著，而靠近投影屏幕中心的区域上的光斑较小，也即，像素畸变的程度不显著。具体来说，位于扫描单元阵列边缘的某个光纤扫描器所投射出的光束到达投影屏幕上的B1区域的光程较长，所以光束在投影屏幕B1区域上形成的光斑较大，也即，像素畸变的程度更显著；而位于扫描单元阵列中间位置的某个光纤扫描器投射的光束到达投影屏幕上的B2区域的光程相对较短，所以光束在投影屏幕B2区域上形成的光斑较小，也即，像素畸变的程度较低。

容易理解，上述现象将严重影响投影画面的显示效果以及用户的观看体验。为此，在本申请中提供相应的扫描显示模组及投影设备，以在一定程度上降低甚至避免上述的像素畸变现象。

图3为本发明实施例中拼接式的扫描显示装置的一种结构示意图，该拼接式的扫描显示装置包括沿光路依次设置的扫描显示模组31、光线转折器32和投影透镜组件33；其中，扫描显示模组31包括具有多个激光扫描子单元310 的扫描单元阵列301，每个激光扫描子单元310扫描出射待显示图像包括的多个子图像中一个子图像的光束，且多个激光扫描子单元310扫描出射的多个子图像的光束，聚焦成像于在扫描单元阵列301对应的中间像面处拼接为与待显示图像对应的完整图像。拼接处可作融合等处理，以使子图像拼接自然。进而，设置在中间像面处的光线转折器32将入射光对应的子图像上每个像素点的主光线转折成垂直或近似于垂直所述光线转折器32面的光线并出射，且出射的主光线之间相互平行或近似平行；进而，光线转折器32出射的图像光经投影透镜组件33的放大，即可投射到投影介质表面即可形成与待显示图像相应的显示图像。

本发明实施例中，扫描显示模组31中的扫描单元阵列301可以是由多个光纤扫描器和/或MEMS扫描模组构成的，即激光扫描子单元310既可以是光纤扫描器，也可以是MEMS扫描模组。扫描单元阵列301中各激光扫描子单元310 之间可以呈一定倾斜角度和/或平行排列。图3中以激光扫描子单元310是光纤扫描器，且扫描单元阵列301包括三个平行排列的激光扫描子单元310为例。图3中仅示出了像素点对应光束中的主光线，标号1、2、3分别表示同一子图像上不同像素点的主光线，例如标号1的光线为边缘像素B的主光线。在实际投影中，投影的每个像素点对应的光束是以主光线为中轴线的锥形光束，可以认为主光线是由像素点的光束中强光线聚焦形成的。

本发明所有实施例中，“待显示图像”可以是一幅完整图像，也可以是一幅完整图像中的局部图像，即本发明实施例中的扫描显示装置本身可以作为一个独立模组单独处理完整视场画面，也可以作为拼接模组中的一部分，只处理局部视场画面，与多个类似模组拼接后实现完整视场画面。本文中主要以待显示图像为一副完整图像为例，子图像为待显示图像中局部的视场图像。

扫描显示模组31还包括与多个激光扫描子单元310一一对应的多个光源，用于调制出射各子图像对应的图像光至相应的激光扫描子单元310。每个光源既可采用单个发光源，如单个LED或单个激光器，根据需要设置后可发出特定颜色的光，也可以采用多个空间上分离的子光源，每个子光源同样可以为LED 或激光器，多个子光源的颜色可以相同也可以不同，具体将视实际应用的需要而定。在实际投影显示时，不同的光源可以发出相同的图像光束，也可以发出不同的图像光束，这里并不进行具体限制。本文后续实施例中，主要以光源为前述激光器组110的情况进行说明，即每一个光源具体为一个激光器组，激光器组110中采用R、G、B三色激光器。在实际应用中，每个光源可对应有合束单元，合束单元可将相对应的光源输出的两种或多种颜色的光束进行合束，合束单元具体的合束方式可包括但不限于：空间合束、光纤合束等，具体采用何种方式将根据实际应用的需要而定。

本发明实施例中，扫描单元阵列301中每个激光扫描子单元310可以出射的待显示图像包括的多个子图像中的一个子图像，每个激光扫描单元的出射光形成的扫描像面。

下面，根据激光扫描子单元310的不同来分别介绍扫描显示模组31中扫描单元阵列301的不同情况：

情况一：扫描单元阵列301中的激光扫描子单元310为光纤扫描器。

此情况下，光纤扫描器的结构请仍参考图1B及相应描述内容，此处不再赘述。多个光纤扫描器按照阵列方式排列，各光纤扫描器之间可以呈一定倾斜角度和/或平行排列。扫描显示模组31中的光源可以与光纤扫描器中光纤一一对应设置，每个光纤扫描器上设置有一根光纤，光源调制出射的光经合束单元(图3中未示出)合束后耦入光纤，再由光纤传输至相应的光纤扫描器中。

在一种可能的实施例中，光纤扫描器中光纤的出光端的端面设置有自聚焦透镜，用于对光纤扫描器出射的锥形光束进行聚焦，使出射光在扫描单元阵列 301对应的中间像面处聚焦成像。

在另一种可能的实施例中，如图4A所示，扫描显示模组31还包括成像透镜组件34，成像透镜组件34位于扫描显示模组31的出射光路上，且位于光纤扫描器阵列与光线转折器32之间，用于将扫描显示模组31中光纤扫描器出射的各扫描像面中，每个像素所对应的锥形光束聚焦成像至中间像面处。图中标号300代表各光纤扫描器对应的扫描像面，扫描像面是光纤出光端面扫描所形成的曲面像面。中间像面是一个虚拟的像面，可以认为其位于光纤转折器的入射面。在该实施例中，光纤扫描器中光纤的自由端结构可以包括：纤芯端面的平面/曲面结构、设于自由端的透镜结构中的一种或组合。

本发明实施例中，请参见图4A，以扫描单元阵列301包括两个光纤扫描器为例，两个扫描器中的致动器1和致动器2分别带动各自的光纤扫描器中的光纤扫描出射图像光，分别形成扫描像面300，后续也称曲面像面。在实际应用中，光纤扫描器中的光纤扫描出射图像光对应的扫描像面为曲面。例如，当光纤扫描器中的致动器带动光纤按照栅格式扫描方式扫动时，其出光情况如图1A 的黑点图所示，呈Z字型，且X轴方向的运动频率远大于Y方向的运动频率，此时，其光纤扫描位移面(即二维空间轨迹构成的曲面)为一个类似轮胎面的自由曲面，这个自由曲面的出光经光学***放大后投射于幕布上可形成投影画面。或者，当光纤扫描器中的致动器带动光纤按照螺旋式扫描方式扫动时，光纤扫描器对应的扫描像面为球面。

进而，扫描像面上每个像素出射的发散光(这个发散光的光锥由光纤的数值孔径NA决定)，经成像透镜组件34的成像聚焦作用，被聚焦于光线转折器 32的入光面，且多个光纤扫描器对应的多个扫描像面在光线转折器32的入光面已拼接为与待显示图像对应的一个完整图像。

如图4B所示，为本发明实施例中成像透镜组件34的一种结构示意图。成像透镜组件34包括沿光路依次设置的第一透镜组、光阑314和第二透镜组，第一透镜组包括透镜311，透镜312和透镜313，第二透镜组包括透镜315，透镜316和透镜317，由于光纤扫描像面300(曲面像面)上每个像素点的光束均为锥形光束(光锥)，通过成像透镜组件34，扫描像面300经光阑前后的两个透镜组进行放大成像于中间像面400处，光线转折器32位于中间像面400处，从而通过光线转折器32将光线转折为垂直(或近似垂直)于光线转折器 32面的光线射出。

情况二：扫描单元阵列301中的激光扫描子单元310为MEMS扫描模组。

则扫描显示模组31中，多个光源与扫描单元阵列301中的多个MEMS扫描模组一一对应，MEMS扫描模组的扫描镜所扫描的每个像素都是由对应的光源调制的光束合束反射出去。

本发明实施例中，光源与对应的MEMS扫描模组的扫描镜之间设置有聚焦用的透镜35，用于将光源调制出射的光束进行聚焦，且对应的聚焦面在靠近中间像面处。如图5所示，扫描单元阵列301包括两个为MEMS扫描模组的激光扫描子单元310扫描出射光束，且光束经扫描镜反射后聚焦成像于聚焦面，该聚焦面处相当于中间像面，该像面位置处设置有光线转折器32，聚焦面上各像素点的主光线经光纤转折器转折为相互平行的光束出射。

需要说明的是，图5中仅简单示出了聚焦面与光线转折器32的位置关系，在实际应用中，为了提高中间转折器将入射光线转折为平行光的转折效果，可将光线转折器32的入射面设计为与聚焦面的曲面相贴合；或者，如果不做曲面贴合，则可通过对光线转折器32中单个微透镜(对应聚焦面上一个像素点) 的设计来弥补非曲面贴合造成的像差。

图5中，光源与聚焦透镜之间还可以设置有准直用的透镜(图中未示出)，以在聚焦前对光束进行准直，准直的光束经过聚焦透镜后再由扫描镜反射后聚焦成像于中间像面处。

本发明实施例中，扫描显示模组31中通过包括光纤扫描器和/或MEMS扫描模组的扫描单元阵列301扫描出射待显示图像的各子图像，且各子图像的扫描像面在中间像面处拼接为与待显示图像对应的完整图像，有助于实现大屏显示。

进一步，本发明实施例中，光纤折射器用于将入射的子图像(对应于扫描像面/聚焦面)上的每个像素点的锥形光束中的主光线(即光锥的中轴线)转折成垂直于或近似垂直于光线转折器32面的直线，即像素点之间出射的主光线相互平行或者接***行，容差最优可控制在5°以内，以避免影响投影画质及增加后续投影镜头的设计难度。请仍参见图3或图4A，以图中边缘像素点B 为例，其主光线在为经光线转折器32作用时是沿虚线方向传输的，但经光线转折器32作用后，则沿垂直于光线转折器32的直线方向传输，故有效降低像素光斑的畸变，使得出射的所有光束对应的光斑大小较为均匀。

在实际应用中，扫描单元阵列301所扫描的图像在光线转折器32处就已经拼接好了，这时的光线转折器32相当于一个中间像面，其中每一个像素点都朝屏幕方向以一定的发散角出射光束。本发明实施例中，光线转折器32可以包括衍射元件(DiffractiveOptical Elements，DOE)或微透镜阵列(Micro lens array，MLA)。

在一种可能的实施方式中，如图6A所示，为光线转折器32包括衍射光学元件(DOE)的示意图。入射到光线转折器32的光束(光束的主光线)通过 DOE的光衍射，出射光瞳被扩展。图6B为图6A中DOE出射光束的远场图像的一种图示，图中每个圆圈代表一个虚拟像素对应的光斑，可以看到光斑大小较为均匀。需要说明的是，图6B中的光图案可以在某种程度上被理想化，因为对于每个波长/颜色，光强度不一定相同。

在另一种可能的实施方式中，如图6C所示，为光线转折器32中存在两个微透镜阵列的一种示意图。图中，光线转折器32包括第一MLA321、主体322、第二MLA323，三个部分均包括多个且一一对应的透镜(如图中的小半圆及小方块)。箭头标记表示来自扫描显示模组31的由第一MLA中的第二透镜接收的光束的一部分，其通过光纤折射器的主体部分后由第二MLA中的第二个透镜输出形成转折的光束。在一个实施例中，一个光束对应于由扫描显示模组31 出射的图像中的一个“虚拟像素”。在实际应用中，每个第一MLA中的透镜可以对应于由扫描光线投影仪投影的图像中的一个虚拟像素；同样地，每个第二 MLA中的透镜也可以对应于一个虚拟像素。图6C中示出了进入第一MLA中透镜(a2)的光线1(图中仅示出像素点的主光线)穿过主体中的子单元(b2) 并离开第二MLA中透镜(c2)的示例，也就是说，透镜(a2)、主体子单元(a2) 和透镜(a2)可共同地处理与一个虚拟像素相关联的光；同时，透镜(a2)、主体子单元(a2)和透镜(a2)可对另一像素点关联的光线2进行转折处理。光线转折器32中来自第一MLA的一个透镜、主体中的一个子单元、第二MLA 中的透镜的其它组可以以类似方式处理与一个虚拟像素相关联的光，此处不再赘述。

为了减少或消除虚拟像素之间的串扰，可将光线转折器32的主体中的子单元被配置为减少或防止进入一个子单元的光传递到另一子单元。例如，将主体中多个子单元进行物理上的分离并在分离单元的侧面上涂黑，防止光逃逸到相邻子单元。

进而，光线转折器32出射的光束经投影透镜组件33的作用，即可将出射光束对应的图像放大并投射到投影载体上，如投影屏幕等。在实际应用中，投影透镜组件33可采用目前常见的DLP技术的透镜组件，可降低投影透镜的设计难度。

如图7所示，基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种扫描投影方法，可以用于前述的基于拼接式的扫描投影装置，扫描投影装置的结构请参照前述内容，此处不再赘述。该方法包括以下步骤：

S11：扫描投影装置采用扫描单元阵列301扫描出射待显示图像对应的多个子图像的光束，并将多个子图像的光束聚焦成像至中间像面处，多个子图像在中间像面处拼接为与待显示图像对应的完整拼接图像；

S12：扫描投影装置利用中间像面处的光线转折器32将入射光对应的图像中每个像素点的主光线转折成垂直或近似于垂直光线转折器32的光线并出射，且出射的主光线之间相互平行；

S13：扫描投影装置通过光线转折器32出光光路上的投影透镜组件33对光线转折器32出射的图像进行放大，并投射到投影介质表面上以形成待显示图像对应的显示图像。

本发明实施例中，扫描投影装置中扫描单元阵列301包含多个激光扫描子单元310，每个激光扫描子单元310对应扫描出射一个子图像。激光扫描子单元310为光纤扫描器或MEMS扫描模组。因此，通过控制扫描显示模组31将扫描出射的各子图像在中间像面处拼接为完整图像，进而通过光线转折器32 将拼接图像中的每个像素点对应的主光线转折为垂直(或近似于)其出射面的光线，即出射主光线相互平行或接***行，可沿垂直于光线转折器32的直线方向传输，进而通过投影透镜组件33的投影放大作用即可投射到远处的投影介质上，如投影屏幕或幕布等。

其中，光线转折器32的结构及功能请参见前述图6A-图6C及相应内容，此处不再赘述。在实际应用中，可根据拼接需求预先设置扫描显示模组31中扫描单元阵列301的各激光扫描子单元310之间的相对位置、角度等，只要使得出射的各子图像的光线能在中间像面处拼接成与待显示图像对应的完整图像即可。进而结合光线转折器32对光线的转折作用即可使得每个像素点的锥形光束中的主光线沿垂直于光线转折器32的直线方向传输，减弱光线的发散，避免像素畸变，从而提高投影效果，同时降低***中扫描器透镜设计的难度和***复杂度。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种扫描投影设备，该扫描投影设备包括至少一套前述的扫描投影装置，实现待显示图像的光纤扫描投影。其中，前述图1A至图6C对应的实施例同样适用于本实施例的扫描投影设备，通过前述对拼接式的扫描投影装置的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中拼接的扫描投影设备的实施方式，为了说明书的简洁，在此不再赘述。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明实施例中，扫描投影***中的扫描显示模组包括扫描单元阵列，扫描单元阵列中的多个激光扫描单元扫描出射待显示图像对应的多个子图像的图像光，出射光束对应的子图像在中间像面处拼接为与待显示图像对应的完整图像；进而，设置在中间像面处的光线转折器可将入射的每个像素点的主光线转折成垂直或近似于垂直光线转折器面的光线并出射，然后后，在通过设置在光线转折器出光光路上的投影透镜组件即可将光线转折器发出的光束投射到投影介质表面以形成完整图像对应的显示图像，故通过光线转折器可将中间像面的每个像素点的光线转折成垂直或近似垂直光线转折器的光线出射，从而改善像素光斑的畸变，提高投影质量。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种拼接式的扫描投影装置，其特征在于，包括：

扫描显示模组，包括扫描单元阵列，所述扫描单元阵列包括多个激光扫描子单元，每个激光扫描子单元扫描出射待显示图像所包含的多个子图像中的一个子图像的光束；所述多个激光扫描子单元扫描出射的多个子图像的光束聚焦成像于中间像面处，并在所述中间像面处拼接为与所述待显示图像对应的完整图像；

光线转折器，设置于所述中间像面处，被配置为将入射光对应的图像中每个像素点的主光线转折为垂直于所述光线转折器的光线后出射，且出射的主光线之间相互平行；

投影透镜组件，用于对所述光线转折器出射光对应的图像进行放大，并将放大后的图像投射至投影介质上形成所述待显示图像对应的显示图像。

2.如权利要求1所述的拼接式的扫描投影装置，其特征在于，所述光线转折器包括衍射光学元件或微透镜阵列。

3.如权利要求2所述的拼接式的扫描投影装置，其特征在于，所述激光扫描子单元为MEMS扫描模组或光纤扫描器。

4.如权利要求3所述的拼接式的扫描投影装置，其特征在于，若所述激光扫描子单元为光纤扫描器，则：

所述光纤扫描器中的光纤的出光端的端面设置有自聚焦透镜，用于将所述光纤扫描器出射的锥形光束聚焦成像至所述中间像面处；或者

所述扫描投影装置还包括成像透镜组件，所述成像透镜组件位于每个光纤扫描器的出射光路上，且位于所述扫描显示模组与所述光线转折器之间，用于将各光纤扫描器出射的扫描像面中的每个像素所对应的锥形光束聚焦成像至中间像面处，所述多个子图像在所述中间像面处拼接为与所述待显示图像对应的完整图像。

5.如权利要求4所述的拼接式的扫描投影装置，其特征在于，当所述扫描投影装置包括所述成像透镜组件时，所述成像透镜模组包括沿光路依次设置的第一透镜组、光阑和第二透镜组，所述光纤扫描器出射的扫描像面上的像素对应的锥形光束经所述光阑前后的两个透镜组进行放大并聚焦成像于所述中间像面处。

6.如权利要求4或5所述的拼接式的扫描投影装置，其特征在于，所述扫描单元阵列中光纤扫描器的光纤的纤芯直径相同或不同；多个所述光纤扫描器之间的排列方式包括呈预设倾斜角度排列和/或平行排列。

7.如权利要求1所述的拼接式的扫描投影装置，其特征在于，扫描显示模组还包括光源，所述光源与所述激光扫描子单元一一对应，用于调制出射各子图像对应的图像光至相应的激光扫描子单元。

8.一种扫描投影方法，应用于如权利要求1-7任一权项所述的扫描投影装置中，所述方法包括：

采用扫描单元阵列扫描出射待显示图像包含的多个子图像的光束，并将所述多个子图像的光束聚焦成像至中间像面处，所述多个子图像在所述中间像面处拼接为与所述待显示图像对应的完整图像；

利用所述中间像面处的光线转折器将入射光对应的图像中每个像素点的主光线转折为垂直于所述光线转折器的光线后并出射，且出射的主光线之间相互平行；

通过所述光线转折器出光光路上的投影透镜组件将所述光线转折器出射光对应的图像进行放大，并将放大后的图像投射至投影介质上以形成所述待显示图像对应的显示图像。

9.如权利要求8所述的扫描投影方法，其特征在于，所述激光扫描子单元为MENS扫描模组或光纤扫描器。

10.一种拼接式的扫描投影装置，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-7任一权项所述的扫描投影装置，用于对待显示图像进行扫描投射。

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