CN218122454U - 投影光机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种投影光机，包括：光源、第一全息光学元件、第二全息光学元件、显示设备以及镜头。第一全息光学元件设置于光源的出光光路上，用于将光源发出的照明光沿第一方向进行衍射形成第一衍射光束，并对第一衍射光束进行扩束。第二全息光学元件设置于第一全息光学元件的衍射光路上，显示设备设置于第二衍射光束的光路上。收敛后的第二衍射光束经过显示设备的反射以及第二全息光学元件的再次收敛后进入镜头。本申请实施例提供的投影光机全息光学元件替代厚重的传统照明透镜组合，并且将衍射光束进行收敛衍射光束，进而对显示设备的反射光束进行汇聚，减小了前置镜头的大小，从而使投影系统更加轻薄化。

Description

投影光机

技术领域

本申请涉及投影设备技术领域，具体而言，涉及一种投影光机。

背景技术

随着增强现实(AugmentedReality，AR)行业的发展，其主要显示光机系统的轻薄化，小型化越来越重要。数字光处理(Digital Light Processing,DLP)技术在各种显示和非显示应用中具有许多优势，由于DLP技术是一种反射技术(每个像素都是一个镜子)，几乎任何类型或波长的多个光源都可以用来照亮设备。

在传统的DLP投影机显示系统中，从光源到数字微镜设备(Digital MicromirrorDevice，DMD)需要经过透镜组对光源进行扩束，导致光学系统体积变大。

实用新型内容

本申请实施方式提出了一种投影光机，以解决上述技术问题。

本申请实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。

本申请实施例提供一种投影光机，可以包括：光源、第一全息光学元件、第二全息光学元件、显示设备以及镜头。光源用于发出照明光。第一全息光学元件设置于所述光源的出光光路上，用于将所述光源发出的所述照明光沿第一方向进行衍射形成第一衍射光束，并对所述第一衍射光束进行扩束。第二全息光学元件设置于所述第一全息光学元件的衍射光路上，用于对所述第一衍射光束沿第二方向进行衍射形成第二衍射光束，对所述第二衍射光束进行扩束并使所述第二衍射光束沿出射方向收敛。显示设备设置于第二衍射光束的光路上。收敛后的第二衍射光束经过所述显示设备的反射以及第二全息光学元件的再次收敛后进入所述镜头。

在一种实施方式中，投影光机还可以包括：第一棱镜以及第二棱镜。所述第一棱镜的棱镜面可以包括第一入射面、第一出射面以及连接所述第一入射面和所述第一出射面的第一中间面，所述第一入射面与所述光源相对，所述第一全息光学元件设置于所述第一中间面或者所述第一出射面。所述第二棱镜的棱镜面可以包括第二入射面、第二出射面以及连接所述第二入射面和所述第二出射面的第二中间面，所述第二全息光学元件设置于所述第二入射面或者所述第二中间面；其中，所述第一衍射光束由所述第一出射面出射后照射所述第二入射面，所述第二出射面与所述显示设备相对。

在一种实施方式中，所述第一全息光学元件为反射型全息光学元件，所述第二全息光学元件为透射型全息光学元件，所述第一全息光学元件设置于所述第一中间面，所述第二全息光学元件设置于所述第二入射面，所述照明光依次经过所述第一入射面、设置于所述第一中间面的第一全息光学元件、第一出射面、设置于所述第二入射面的第二全息光学元件以及第二出射面。

在一种实施方式中，所述第一全息光学元件为反射型全息光学元件，所述第二全息光学元件为反射型全息光学元件，所述第一全息光学元件设置于所述第一中间面，所述第二全息光学元件设置于所述第二中间面，所述照明光依次经过所述第一入射面、设置于所述第一中间面的第一全息光学元件、第一出射面、第二入射面、设置于所述第二中间面的第二全息光学元件和第二出射面。

在一种实施方式中，所述第一全息光学元件为透射型全息光学元件，所述第二全息光学元件为透射型全息光学元件，所述第一全息光学元件设置于所述第一出射面，所述第二全息光学元件设置于所述第二入射面，所述照明光依次经过所述第一入射面、设置于所述第一出射面的第一全息光学元件、设置于所述第二入射面的第二全息光学元件和第二出射面。

在一种实施方式中，所述第一全息光学元件为透射型全息光学元件，所述第二全息光学元件为反射型全息光学元件，所述第一全息光学元件设置于所述第一出射面，所述第二全息光学元件设置于所述第二中间面，所述照明光依次经过所述第一入射面、设置于所述第一出射面的第一全息光学元件、第二入射面、设置于所述第二中间面的第二全息光学元件和第二出射面。

在一种实施方式中，所述第一棱镜为直角三棱镜，可以包括第一直角面、第二直角面以及第一斜面，所述第一直角面为所述第一入射面，所述第二直角面为所述第一出射面，所述第一斜面为所述第一中间面。

在一种实施方式中，所述第二棱镜为直角三棱镜，可以包括第三直角面、第四直角面以及第二斜面，在所述第二全息光学元件为反射型全息光学元件的情况下，所述第三直角面为所述第二入射面，所述第三直角面为所述第二出射面，所述第二斜面为所述第二中间面。

在一种实施方式中，所述第二棱镜为直角三棱镜，可以包括第三直角面、第四直角面以及第二斜面，在所述第二全息光学元件为透射型全息光学元件的情况下，所述第二斜面为所述第二入射面，所述第三直角面为所述第二出射面。

在一种实施方式中，所述显示设备为数字微镜设备或硅基液晶设备。

本申请实施例提供的投影光机使用全息光学元件(Holographic OpticalElement，HOE)替代厚重的传统照明透镜组合，并且将衍射光束进行收敛衍射光束，进而对DMD反射光束进行汇聚，其中由第二全息光学元件生成的第二衍射光束有两次收敛，第一次收敛使其进入DMD并匹配其入射面，调制后的第二衍射光束后出射至第二全息元件，由于不符合衍射角度，因此调制后的第二衍射光束经过第二全息元件不再有衍射，只有收敛的作用，此时收敛后进入镜头，减小了前置镜头的大小，从而使DLP投影系统更加轻薄化，解决了现有技术中的DLP投影机显示系统中，从光源到数字微镜设备需要经过透镜组对光源进行扩束，导致光学系统体积变大的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域技术人员来讲，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为光学全息图的记录与再现的原理示意图。

图2为光学全息元件的制作过程示意图。

图3为一种基于全息光学元件的远心照明装置的结构示意图。

图4为本申请实施例提供的一种投影光机的结构示意图。

图5为HOE的扩束原理示意图。

图6为透射型HOE的制作方法与重现效果的示意图。

图7为反射型HOE的制作方法与重现效果的示意图。

图8为当第二全息光学元件为透射型HOE时的光路示意图。

图9为当第二全息光学元件为透射型HOE时HOE的记录方法与重建效果示意图。

图10为当第二全息光学元件为反射型HOE时的光路示意图。

图11为当第二全息光学元件为反射型HOE时HOE的记录方法与重建效果示意图。

图12为本申请实施例提供的第一种投影光机的结构示意图。

图13为本申请实施例提供的第二种投影光机的结构示意图。

图14为本申请实施例提供的第三种投影光机的结构示意图。

图15为本申请实施例提供的第四种投影光机的结构示意图。

附图标记：投影光机1、光源110、第一全息光学元件120、第二全息光学元件130、显示设备140、镜头150、第一棱镜160、第一入射面161、第一出射面162、第一中间面163、第二棱镜170、第二入射面171、第二出射面172、第二中间面173。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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、完整的描述。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。

在传统的DLP投影机显示系统中，从光源到DMD需要经过透镜组对光源进行扩束，导致光学系统体积变大，这制约了光机的小型化。发明人发现HOE可替代透镜、反射镜、定向扩散器等传统光学元件来扩展光束以提高光机设计的灵活性，基于激光的DLP投影系统因为其在机械体积上可以显著变小，对比度和电效率提高，颜色饱和度非常高。当DLP激光投影系统与新的光学解决方案(波导或全息膜)相结合时，这些组合可以使AR显示具有更大的视场、更大的眼盒和更长的虚拟图像距离，同时减少所需的总机械体积。

全息技术，是一种记录被摄物体反射(或透射)光波中全部信息(振幅、相位)的照相技术，而物体反射或者透射的光线可以透过记录介质完全再现，仿佛物体就在那里一样。透过不同的方位和角度观察照片，可以看到被拍摄的物体的不同的角度，因此记录得到的像可以使人产生立体视觉。

20世纪50年代，全息的理论与对全息的理解，得到了显著的延伸。激光器，离轴全息术和体积全息术的研究，使全息技术进入了一个新阶段。全息技术也经历了大量的改进，并探索了许多应用。这些应用涵盖了全息成像，全息干涉计量、全息衍射光学元件、全息三维显示、全息信息存储和处理、计算机产生的全息图等多方面。全息术最基本的特性就是可以记录三维的物信息和再现物体的三维的像，平面全息图的应用也是基于这一特点。

请参照图1所示，记录物体全部信息(强度和相位)的干涉图成为全息图。光学全息通常分为两个过程：记录与再现。

记录的过程即拍摄过程：被拍摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。

再现的过程即成像过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。

HOE是复制光学元件(如透镜)性能的全息图。在这个应用中，全息图被用来转换波前的性质，就像其他一些光学元件一样。像透镜这样的组件的全息记录将具有与该组件相同的光学特性。它会像透镜一样聚焦光线。

HOE是用全息技术在介质(光敏聚合材料，等)上记录特定的干涉条纹，基于物理光学，通过衍射同普通光学元件一样，起到成像、转像、分光、准直等作用；普通光学元件则由透明的光学玻璃、晶体或有机玻璃制成，基于几何光学的折射、反射定律产生作用。

为了记录全息图和HOE，除了使用卤化银材料(silver halide materials)外，还可以使用重铬化明胶(dichromated gelatin)、光敏聚合物材料(photopolymermaterials)和光阻剂材料(photoresist materials)。

HOE与传统的衍射光学元件相比，全息光学元件具有口径大，重量轻，体积小，可形成重叠的多功能光学元件等优点。平面的HOE在光波的波形整形、光束的扩束、光束的分束和合束、光学扫描器件等方面有重要的应用。

综上所述，HOE具有以下优点：

1.HOE是一种薄膜系统，所以重量轻有利于航空技术、军事技术器材的应用。

2.由于多个全息图可以记录在同一张底片上，所以可以得到空间重叠的HOE。

3.根据高衍射效率和窄带频率特性，可在在单一HOE上实现各种功能，单色光或窄光谱带的情况下较为优越。

HOE的功能建立在物理光学基础上，通过干涉、衍射原理实现分光、成像、转像、准直等功能。对于特殊功能的要求，可通过制作时的光路设计来满足。例如用离轴全息透镜作为摄谱仪的元件，既可取代透镜，又可取代棱镜或光栅等分光元件，集聚焦和分光、转像三种功能与一身，大大简化了仪器结构，优化了光学系统，降低了仪器成本。

由此可见，HOE的最大优点是可以在单个HOE上体现多种传统光学元件的功能。因此，可广泛应用于光学设备、通信和显示等各个领域。例如，全息图存储器、全息投影屏、全息打印机、3D头戴式显示器(HMD)等。

请结合图2，HOE的分类可以由记录全息光学元件时，物体光和参照光相对于记录材料的位置可以分为透射型HOE和反射型HOE。上述的两种HOE的原理是一致的，区别在于HOE的光学性能。图2中的(a)为反射型HOE的记录过程，图2中的(b)为反射型HOE的再现过程，图2中的(c)为透射型HOE的记录过程，图2中的(d)为透射型HOE的再现过程。图中光线R表示参照光，光线O表示物体光，光线D表示衍射光。

请参照图3，图3是一种基于全息光学元件的远心照明装置，入射光(光源110)照射到第一全息光学元件120时，衍射光束进行一个维度的扩束，再略入射到第二全息光学元件130对衍射光束进行另外一个维度的扩束，衍射光束以特定设计角度照射到显示设备140时，前端的镜头150的大小需要大于显示设备140所反射出的光斑大小。这种情况下DLP投影系统的体积还是比较大。

请参照图4，本申请实施例提供一种投影光机1，该投影光机可以包括：光源110、第一全息光学元件120、第二全息光学元件130、显示设备140以及镜头150。

光源110用于发出照明光。光源110可以是发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)光源、混合光源或激光光源等，本申请实施例以激光光源为例展开描述。

第一全息光学元件120设置于所述光源110的出光光路上，用于将所述光源110发出的所述照明光沿第一方向进行衍射形成第一衍射光束，并对所述第一衍射光束进行扩束。上述的第一方向表示可以使第一衍射光束能够扩束到第二全息光学元件130的方向。

第二全息光学元件130设置于所述第一全息光学元件120的衍射光路上，用于对所述第一衍射光束沿第二方向进行衍射形成第二衍射光束，对所述第二衍射光束进行扩束并使所述第二衍射光束沿出射方向收敛。上述的第二方向表示可以使第二衍射光束能够扩束到显示设备140的方向。

请参照图5，如下对扩束原理进行详细阐述：

实线表示光束，虚线表示光斑，假设当直径为d1的光束掠入射到HOE时，光束扩束比例与HOE的偏转角有关，可以表示为：

式中θ为光束与HOE之间的夹角，d₁为入射光束的直径，d₂为入射光束照射到HOE上的长度。

在本申请实施例中第一全息光学元件以及第二全息光学元件可以为透射型HOE或反射型HOE。

请参照图6，如下对透射型HOE的制作方法与重现效果进行详细阐述：

图6中的(a)为记录HOE的方式，图6中的(b)为记录后HOE的效果。物体光90度，参照光角相同表面入射全息胶片，使其发生干涉，在胶片中产生干涉条纹，记录HOE。当相同的参照光以角入射HOE时，产生90度衍射光。图中光线R表示参照光，光线O表示物体光，光线D表示衍射光。

请参照图7，如下对反射型HOE的制作方法与重现效果进行详细阐述：

图7中的(a)为记录HOE的方式，图7中的(b)为记录后HOE的效果。物体光90度，参照光角不同表面入射全息胶片，使其发生干涉，在胶片中产生干涉条纹，记录HOE。当相同的参照光以角入射HOE时，产生90度衍射光。图中光线R表示参照光，光线O表示物体光，光线D表示衍射光。

请参照图8，当第二全息光学元件为透射型HOE时，光路图如图所示。光束为通过第一全息光学元件扩束后的光束，以α角照射第二全息光学元件，光束以主光线角度为特定设计角度(如2倍的DMD翻转角等，可按照明结构任意设计)入射DMD，并且第二全息光学元件具有透镜功能对光束进行收敛。

请参照图9，当第二全息光学元件为透射型HOE时，图9中的a为记录方法，图9中的b为重建效果。物体光以β角(主光线角度)，参照光以α角相同表面入射到全息胶片，使其发生干涉，在胶片中产生干涉条纹，记录HOE后，以α角的参照光入射到HOE时，产生β角的衍射光。

请参照图10，当第二全息光学元件为反射型HOE时，光路图如图所示。光束为通过第一全息光学元件扩束后的光束，以α角照射第二全息光学元件，光束以特定设计角度入射DMD。上述的角度可按照明结构任意设计，如可按照第二衍射光束收敛后入射至所述显示设备140的角度为所述显示设备140的翻转角的2倍等。

请参照图11，当第二全息光学元件为反射型HOE时，图11中的a为记录方法，图11中的b为重建效果。物体光以β角，参照光以α角不同表面入射到全息胶片，使其发生干涉，在胶片中产生干涉条纹，记录HOE后，以α角的参照光入射到HOE时，产生β角的衍射光。

上述的第一全息光学元件以及第二全息光学元件可以是单色HOE或多色HOE，也可以是反射型HOE或透射型HOE，根据不同的HOE选择，对第一全息光学元件以及第二全息光学元件设置不同的角度，以满足光线在第一全息光学元件以及第二全息光学元件上的传播。

显示设备140设置于第二衍射光束的光路上。显示设备140可以是单色的DMD或多色的DMD，也可以是LCoS，在此不做限制。

收敛后的第二衍射光束经过所述显示设备140的反射以及第二全息光学元件130的再次收敛后进入所述镜头150。

如图4中所示，虚线表示光束路径，当一定大小的激光光束掠入射第一全息光学元件时，光束在第一全息光学元件处发生一个方向上的扩束，并以第一全息光学元件设计的衍射光束方向再次略入射到第二全息光学元件。在第二全息光学元件发生第二次扩束，并在第二全息光学元件发生衍射，衍射光束收敛并以特定设计角度照射到显示设备(如DMD，硅基液晶(Liquid Crustal On Silicon,LCoS))。即非远心方式照射显示设备，可以收敛显示设备反射出的光束，使减小前端的收集镜头大小，有利于整体光机系统的轻薄化，小型化。

本申请实施例提供的投影光机使用两种HOE替代厚重的传统照明透镜组合，并且将衍射光束进行收敛衍射光束，进而对DMD反射光束进行汇聚，其中由第二全息光学元件生成的第二衍射光束有两次收敛过程，第一次收敛使其进入DMD并匹配其入射面，调制后的第二衍射光束后出射至第二全息元件，由于不符合衍射角度，因此调制后的第二衍射光束经过第二全息元件不再有衍射，只有收敛的作用，此时收敛后进入镜头，减小了前置镜头的大小，从而使DLP投影系统更加轻薄化，解决了现有技术中的DLP投影机显示系统中，从光源到数字微镜设备需要经过透镜组对光源进行扩束，导致光学系统体积变大的技术问题。

进一步的，在一些实施方式中，投影光机1还可以包括：第一棱镜160以及第二棱镜170。

所述第一棱镜160的棱镜面可以包括第一入射面161、第一出射面162以及连接所述第一入射面161和所述第一出射面162的第一中间面163，所述第一入射面161与所述光源110相对，所述第一全息光学元件120设置于所述第一中间面163或者所述第一出射面162。需要说明的是，棱镜面为能够使光线反射或透射的表面。

所述第二棱镜170的棱镜面可以包括第二入射面171、第二出射面172以及连接所述第二入射面171和所述第二出射面172的第二中间面173，所述第二全息光学元件130设置于所述第二入射面171或者所述第二中间面173；其中，所述第一衍射光束由所述第一出射面162出射后照射所述第二入射面171，所述第二出射面172与所述显示设备140相对。

第一棱镜160与第二棱镜170可以是玻璃，树脂等材质，在本实施方式中，第一棱镜160与第二棱镜170可以作为第一全息光学元件120以及第二全息光学元件130的载体存在，使用第一棱镜160与第二棱镜170对光线的折射，从而使得光源110发出的照明光能够依次经过第一光学元件、第二光学元件、显示设备140以及镜头150。

请参照图12，在一种可选的实施例中，投影光机1包括：光源110(图未示)、第一棱镜160、第二棱镜170、第一全息光学元件120、第二全息光学元件130、显示设备140以及镜头(图未示)。

第一棱镜160均可为直角三棱镜，第一棱镜160可以包括第一直角面、第二直角面以及第一斜面，所述第一直角面为所述第一入射面161，所述第二直角面为所述第一出射面162，所述第一斜面为所述第一中间面163。

第二棱镜170同样也均可为直角三棱镜，第二棱镜170可以包括第三直角面、第四直角面以及第二斜面，所述第二斜面为所述第二入射面171，所述第三直角面为所述第二出射面172。

所述第一全息光学元件120可以为反射型全息光学元件，所述第二全息光学元件130可以为透射型全息光学元件，所述第一全息光学元件120设置于所述第一中间面163，所述第二全息光学元件130设置于所述第二入射面171，所述照明光依次经过所述第一入射面161、设置于所述第一中间面163的第一全息光学元件120、第一出射面162、设置于所述第二入射面171的第二全息光学元件130以及第二出射面172。在本实施方式中，光束经过第一棱镜160，在第一入射面161的表面进行一次扩束后，在第一全息光学元件120上发生衍射，衍射光照射到第二全息光学元件130上，并在第二全息光学元件130表面发生二次扩束，在第二全息光学元件130发生衍射，衍射光收敛并以特定设计角照射DMD，提高了DMD的衍射效率。

请参照图13，在一种可选的实施例中，投影光机1包括：光源110、第一棱镜160、第二棱镜170、第一全息光学元件120、第二全息光学元件130、显示设备140以及镜头(图未示)。

第一棱镜160均可为直角三棱镜，第一棱镜160可以包括第一直角面、第二直角面以及第一斜面，所述第一直角面为所述第一入射面161，所述第二直角面为所述第一出射面162，所述第一斜面为所述第一中间面163。

第二棱镜170同样也均可为直角三棱镜，第二棱镜170可以包括第三直角面、第四直角面以及第二斜面，所述第三直角面为所述第二入射面171，所述第三直角面为所述第二出射面172，所述第二斜面为所述第二中间面173。

所述第一全息光学元件120为反射型全息光学元件，所述第二全息光学元件130为反射型全息光学元件，所述第一全息光学元件120设置于所述第一中间面163，所述第二全息光学元件130设置于所述第二中间面173，所述照明光依次经过所述第一入射面161、设置于所述第一中间面163的第一全息光学元件120、第一出射面162、第二入射面171、设置于所述第二中间面173的第二全息光学元件130和第二出射面172。在本实施方式中，光束经过第一棱镜160，在第一入射面161的表面一次扩束后，在第一全息光学元件120发生衍射，衍射光照射到第二全息光学元件130，在第二全息光学元件130表面发生二次扩束，在第二全息光学元件130发生衍射，衍射光收敛并以特定设计角度入射DMD，提高了DMD的衍射效率。

请参照图14，在一种可选的实施例中，投影光机1包括：光源110、第一棱镜160、第二棱镜170、第一全息光学元件120、第二全息光学元件130、显示设备140以及镜头(图未示)。

第一棱镜160均可为直角三棱镜，第一棱镜160可以包括第一直角面、第二直角面以及第一斜面，所述第一直角面为所述第一入射面161，所述第二直角面为所述第一出射面162，所述第一斜面为所述第一中间面163。

第二棱镜170同样也均可为直角三棱镜，第二棱镜170可以包括第三直角面、第四直角面以及第二斜面，所述第二斜面为所述第二入射面171，所述第三直角面为所述第二出射面172。

所述第一全息光学元件120为透射型全息光学元件，所述第二全息光学元件130为透射型全息光学元件，所述第一全息光学元件120设置于所述第一出射面162，所述第二全息光学元件130设置于所述第二入射面171，所述照明光依次经过所述第一入射面161、设置于所述第一出射面162的第一全息光学元件120、设置于所述第二入射面171的第二全息光学元件130和第二出射面172。束经过第一棱镜160，在第一入射面161的表面一次扩束后，在第一全息光学元件120发生衍射，衍射光照射到第二全息光学元件130，在第二全息光学元件130表面发生二次扩束，在第二全息光学元件130发生衍射，衍射光收敛并以特定设计角度入射DMD，提高了DMD的衍射效率。

请参照图15，投影光机1包括：光源110、第一棱镜160、第二棱镜170、第一全息光学元件120、第二全息光学元件130、显示设备140以及镜头(图未示)。

所述第一棱镜160均可为直角三棱镜，第一棱镜160可以包括第一直角面、第二直角面以及第一斜面，所述第一直角面为所述第一入射面161，所述第二直角面为所述第一出射面162，所述第一斜面为所述第一中间面163。

第二棱镜170同样也均可为直角三棱镜，第二棱镜170可以包括第三直角面、第四直角面以及第二斜面，所述第三直角面为所述第二入射面171，所述第三直角面为所述第二出射面172，所述第二斜面为所述第二中间面173。

所述第一全息光学元件120为透射型全息光学元件，所述第二全息光学元件130为反射型全息光学元件，所述第一全息光学元件120设置于所述第一出射面162，所述第二全息光学元件130设置于所述第二中间面173，所述照明光依次经过所述第一入射面161、设置于所述第一出射面162的第一全息光学元件120、第二入射面171、设置于所述第二中间面173的第二全息光学元件130和第二出射面172。束经过第一棱镜160，在第一入射面161的表面一次扩束后，在第一全息光学元件120发生衍射，衍射光照射到第二全息光学元件130，在第二全息光学元件130表面发生二次扩束，在第二全息光学元件130发生衍射，衍射光收敛并以特定设计角度入射DMD，提高了DMD的衍射效率。

需要说明的是，上述的直角三棱镜为底面为直角三角形的棱镜，在本申请的实施方式中，均采用直三棱镜，当然采用普通的直角三棱镜，改变第一全息光学元件120以及第二全息光学元件130的设置角度也能达到同样的效果，在此不做限制。

本申请实施例提供的投影光机使用两种HOE替代厚重的传统照明透镜组合，并且将衍射光束进行收敛衍射光束，进而对DMD反射光束进行汇聚，减小了前置镜头的大小，从而使DLP投影系统更加轻薄化，解决了现有技术中的DLP投影机显示系统中，从光源到数字微镜设备需要经过透镜组对光源进行扩束，导致光学系统体积变大的技术问题。

术语“一些实施方式”、“其他实施方式”等的描述意指结合该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申请的至少一个实施方式或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不必须针对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一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投影光机，其特征在于，包括：

光源，用于发出照明光；

第一全息光学元件，设置于所述光源的出光光路上，用于将所述光源发出的所述照明光沿第一方向进行衍射形成第一衍射光束，并对所述第一衍射光束进行扩束；

第二全息光学元件，设置于所述第一全息光学元件的衍射光路上，用于对所述第一衍射光束沿第二方向进行衍射形成第二衍射光束，对所述第二衍射光束进行扩束并使所述第二衍射光束沿出射方向收敛；

显示设备，设置于所述第二衍射光束的光路上；以及

镜头，收敛后的所述第二衍射光束经过所述显示设备的反射以及第二全息光学元件的再次收敛后进入所述镜头。

2.如权利要求1所述的投影光机，其特征在于，还包括：

第一棱镜，所述第一棱镜的棱镜面包括第一入射面、第一出射面以及连接所述第一入射面和所述第一出射面的第一中间面，所述第一入射面与所述光源相对，所述第一全息光学元件设置于所述第一中间面或者所述第一出射面；以及

第二棱镜，所述第二棱镜的棱镜面包括第二入射面、第二出射面以及连接所述第二入射面和所述第二出射面的第二中间面，所述第二全息光学元件设置于所述第二入射面或者所述第二中间面；其中，所述第一衍射光束由所述第一出射面出射后照射所述第二入射面，所述第二出射面与所述显示设备相对。

3.如权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述第一全息光学元件为反射型全息光学元件，所述第二全息光学元件为透射型全息光学元件，所述第一全息光学元件设置于所述第一中间面，所述第二全息光学元件设置于所述第二入射面，所述照明光依次经过所述第一入射面、设置于所述第一中间面的第一全息光学元件、第一出射面、设置于所述第二入射面的第二全息光学元件以及第二出射面。

4.如权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述第一全息光学元件为反射型全息光学元件，所述第二全息光学元件为反射型全息光学元件，所述第一全息光学元件设置于所述第一中间面，所述第二全息光学元件设置于所述第二中间面，所述照明光依次经过所述第一入射面、设置于所述第一中间面的第一全息光学元件、第一出射面、第二入射面、设置于所述第二中间面的第二全息光学元件和第二出射面。

5.如权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述第一全息光学元件为透射型全息光学元件，所述第二全息光学元件为透射型全息光学元件，所述第一全息光学元件设置于所述第一出射面，所述第二全息光学元件设置于所述第二入射面，所述照明光依次经过所述第一入射面、设置于所述第一出射面的第一全息光学元件、设置于所述第二入射面的第二全息光学元件和第二出射面。

6.如权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述第一全息光学元件为透射型全息光学元件，所述第二全息光学元件为反射型全息光学元件，所述第一全息光学元件设置于所述第一出射面，所述第二全息光学元件设置于所述第二中间面，所述照明光依次经过所述第一入射面、设置于所述第一出射面的第一全息光学元件、第二入射面、设置于所述第二中间面的第二全息光学元件和第二出射面。

7.如权利要求3至6任一项所述的投影光机，其特征在于，所述第一棱镜为直角三棱镜，包括第一直角面、第二直角面以及第一斜面，所述第一直角面为所述第一入射面，所述第二直角面为所述第一出射面，所述第一斜面为所述第一中间面。

8.如权利要求7所述的投影光机，其特征在于，所述第二棱镜为直角三棱镜，包括第三直角面、第四直角面以及第二斜面，在所述第二全息光学元件为反射型全息光学元件的情况下，所述第三直角面为所述第二入射面，所述第三直角面为所述第二出射面，所述第二斜面为所述第二中间面。

9.如权利要求7所述的投影光机，其特征在于，所述第二棱镜为直角三棱镜，包括第三直角面、第四直角面以及第二斜面，在所述第二全息光学元件为透射型全息光学元件的情况下，所述第二斜面为所述第二入射面，所述第三直角面为所述第二出射面。

10.如权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述第二衍射光束收敛后入射至所述显示设备的角度为所述显示设备的翻转角的2倍。

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