WO2021098278A1 - 激光投影设备 - Google Patents

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马铭晨
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青岛海信激光显示股份有限公司
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Abstract

一种激光投影设备，包括光源（101）、光机（102）以及镜头（103）；光机（102）包括光导管（1022）、透镜组件（1023）、反射镜（1024）、棱镜组件（1026）以及数字微镜器件（1025）；由光导管（1022）和透镜组件（1023）传播的照明光束的光轴为第一光轴（I-I），由反射镜（1024）反射至棱镜组件（1026）的照明光束的光轴为第二光轴（II-II），第一光轴（I-I）与第二光轴（II-II）垂直，且第一光轴（I-I）和第二光轴（II-II）均平行于数字微镜器件（1025）的受光面（1025a）。

Description

激光投影设备
本申请要求于2019年11月19日提交的、申请号为201911136274.2的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本公开涉及显示技术领域，特别涉及一种激光投影设备。
背景技术
激光投影设备是一种以激光为光源的投影设备，通常包括光源组件、照明组件以及成像组件。该光源组件产生的光束经过照明组件后照射至成像组件，借助该成像组件即可在屏幕或墙壁等物体上显示图像。
光源组件通常可以包括激光器阵列，成像组件通常可以包括镜头。照明组件通常可以包括多个透镜、多个棱镜以及至少一个数字微镜器件(digital micromirror device，DMD)。所述光源组件发出的光束依次进入前述多个透镜和多个棱镜，然后投射在数字微镜器件上进行图像信号调制，最后被数字微镜器件反射至镜头，通过镜头投影成像。
发明内容
本公开一些实施例提供一种激光投影设备，包括：光源，被配置为提供照明光束；光机，被配置为根据图像信号对照明光束进行调制以形成投影光束；镜头，被配置为将投影光束投射成像；其中，光机包括：光导管、透镜组件、反射镜、棱镜组件以及数字微镜器件；光导管，被配置为接收照明光束并对照明光束进行匀化；透镜组件，被配置为对匀化后的照明光束先放大后会聚并出射至反射镜；反射镜，被配置为将照明光束反射至棱镜组件；数字微镜器件包括朝向棱镜组件的受光面，并被配置为根据图像信号对照明光束进行调制以形成投影光束；棱镜组件，被配置为将照明光束传播至数字微镜器件的受光面、以及接收受光面反射的投影光束，将投影光束传播至镜头；其中，由光导管和收光透镜传播的照明光束的光轴为第一光轴，由反射镜反射至棱镜组件的照明光束的光轴为第二光轴，第一光轴与第二光轴垂直，且所述第一光轴和所述第二光轴均平行于所述数字微镜器件的受光面。
附图说明
为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还 可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸的限制。
图1是根据本公开一些实施例的一种激光投影设备的简化结构示意图；
图2是图1所示激光投影设备中光机和镜头的结构示意图；
图3是图2所示光机中数字微镜器件中的微小反射镜片的排列结构示意图；
图4是图3所示数字微镜器件中一个微小反射镜片摆动的位置示意图；
图5是根据本公开一些实施例的一种激光投影设备的光路结构示意图；
图6是图5所示的光路结构示意图的俯视图；
图7是根据本公开一些实施例的另一种激光投影设备的光路结构示意图；
图8是根据本公开一些实施例的一种光束在棱镜组件中发生全反射的示意图；
图9是根据本公开一些实施例的又一种激光投影设备的光路结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。
在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实 施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
以下，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该特征。
在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
“A、B和C中的至少一个”这种表达，包括以下A、B和C的组合：仅A，仅B，仅C，A和B，A和C，B和C，及A和B和C。A和/或B这种表达，包括以下组合：仅A，仅B，及A和B。
如本文所使用的那样，“约”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。
图1是根据本公开一些实施例的一种激光投影设备的简化结构示意图。图2是图1所示激光投影设备中光机和镜头的结构示意图。参考图1和图2，该激光投影设备可以包括：光源101，光机102以及镜头103。该光源101被配置为提供照明光束(激光束)。该光机102被配置为利用图像信号对光源101提供的照明光束进行调制以获得投影光束。该镜头103可以用于将投影光束投射在屏幕或墙壁上成像。
参考图1，光源101可以包括三个激光器阵列1011。该三个激光器阵列1011可分别为红色激光器阵列、绿色激光器阵列和蓝色激光器阵列，即光源101为三色激光光源；但并不局限于此，该三个激光器阵列1011也可以均为蓝色激光器阵列，或者两个激光器阵列1011为蓝色激光器阵列、一个激光器阵列1011为红色激光器阵列。
在一些实施例中，光源101还可以包括两个激光器阵列1011(双色激光光源)或一个激光器阵列1011(单色激光光源)。双色激光光源中，该两个激光器阵列1011可以为蓝色激光器阵列和红色激光器阵列；单色激光光源中，该一个激光器阵列1011可以为蓝色激光器阵列。在一些实施例中，光源101包括的两个激光器阵列1011可以均为蓝色激光器阵列。
当光源101仅包括蓝色激光器阵列，或者仅包括蓝色激光器阵列和红色激光器阵列时，该光源101还可以包括：荧光轮和滤色轮。该蓝色激光器阵列发射蓝光后，一部分蓝光照射到荧光轮上以产生红光荧光(当光源101包 括红色激光器阵列时，则不需要再产生红色荧光)和绿光荧光；之后，该蓝光激光、红光荧光(或红色激光)以及绿光荧光可以通过滤色轮进行滤色，并时序性地输出三基色光。根据三色混光原理，人眼分辨不出某一时刻光的颜色，感知到的仍然是混合的白光。
光源101发出的照明光束进入光机102。参考图1和图2，光机102可以包括：光导管1022，透镜组件1023，反射镜1024，数字微镜器件(DMD)1025以及棱镜组件1026。该光导管1022可以接收光源101提供的照明光束，并对该照明光束进行匀化。透镜组件1023可以对光导管1022匀化后的照明光束先进行放大后进行会聚并出射至反射镜1024。反射镜1024可以将通过透镜组件1023先放大后会聚的照明光束反射至棱镜组件1026。通过棱镜组件1026的光束最终进入镜头103。
光机102中，DMD 1025是核心部件，其作用是利用图像信号对光源101提供的照明光束进行调制，即：控制照明光束针对待显示图像的不同像素显示不同的颜色和亮度，以最终形成光学图像，因此DMD 1025也被称为光调制器件或光阀。根据光调制器件(或光阀)对照明光束进行透射还是进行反射，可以将光调制器件(或光阀)分为透射式光调制器件(或光阀)或反射式光调制器件(或光阀)。例如，图1和图2所示的数字微镜器件1025对照明光束进行反射，即为一种反射式光调制器件。而液晶光阀对照明光束进行透射，因此是一种透射式光调制器件。此外，根据光机中使用的光调制器件(或光阀)的数量，可以将光机分为单片系统、双片系统或三片系统。例如，图1和图2所示的光机102中仅使用了一片数字微镜器件1025，因此光机102可被称为单片系统。当使用三片数字微镜器件时，则光机可以被称为三片系统。
数字微镜器件应用于DLP(Digital Light Processing，数字光处理)投影架构中，图1和图2所示的光机使用了DLP投影架构。如图3所示，数字微镜器件1025包含成千上万个可被单独驱动以旋转的微小反射镜片，这些微小反射镜片呈阵列排布，每个微小反射镜片对应待显示图像中的一个像素。在DLP投影架构中，每个微小反射镜片相当于一个数字开关，在外加电场作用下可以在正负12度或者正负17度的范围内摆动，如图4所示。图像信号通过处理后被转换成0、1这样的数字代码，这些数字代码可以驱动所述微小反射镜片摆动。通过图像信号控制DMD中每个微小镜片的朝向可以控制该微小反射镜片对应像素的亮度和颜色，实现对投射至DMD的照明光束进行调制的目的。
DMD 1025前端的光导管1022，透镜组件1023和反射镜1024形成照明光路，光源101发出的照明光束经过照明光路后形成符合数字微镜器件1025所要求的照明尺寸和入射角度。
如图1所示，镜头103包括多片透镜组合，通常按照群组进行划分，分为前群、中群和后群三段式，或者前群和后群两段式。前群是靠近投影设备出光侧(图1所示的左侧)的镜片群组，后群是靠近光机102出光侧(图1所示的右侧)的镜片群组。根据上述多种镜片组组合，镜头103也可以是变焦镜头，或者为定焦可调焦镜头，或者为定焦镜头。在一些实施例中，激光投影设备为超短焦投影设备，镜头103为超短焦投影镜头，镜头103的投射比通常小于0.3，比如0.24。
图5为根据本公开一些实施例的一种激光投影设备的光路结构示意图；图6为图5所示的光路结构示意图的俯视图。参考图5和图6，光机102还包括外壳1021，光导管1022、透镜组件1023、反射镜1024、DMD 1025以及棱镜组件1026可以均位于外壳1021围成的空腔内。图2中为了使得光机102内部的结构显示得更加清楚，故省略了外壳1021。
为了便于描述，将外壳1021围成的空腔的内部简称为外壳1021内部，将外壳1021围成的空腔的外部简称为外壳1021外部。结合图2、图5和图6所示，光导管1022、透镜组件1023和反射镜1024位于外壳1021内部的底侧(例如，底侧指的是外壳1021内部在图2中的Z轴所示的方向上的下部空间)，且光导管1022、透镜组件1023和反射镜1024的几何中心大致位于同一平面内。DMD 1025位于外壳1021内部的顶侧(例如，顶侧指的是外壳1021内部在图2中的Z轴所示的方向上的上部空间)。
如图5所示，在外壳1021内部的顶侧，DMD 1025与棱镜组件1026相对设置，棱镜组件1026位于DMD 1025的远离外壳1021内部的顶侧的一侧，即，在图2所示的Z轴方向上，棱镜组件1026位于DMD 1025的下方，DMD 1025包括的多个微小反射镜片的受光面1025a朝向棱镜组件1026。
当然，可以理解的是，DMD 1025还可以设置在外壳1021外部，在此情况下，如图5所示，外壳1021还可以包括开口1021a，该开口1021a可以将DMD1025的受光面1025a暴露于外壳1021内部。
结合图5和图6所示，来自光源101的照明光束入射至光机102时，首先进入光导管1022，被光导管1022进行匀化后，通过透镜组件1023先放大然后会聚，以形成符合DMD 1025的受光面1025a所要求的照明尺寸，然后入射至反射镜1024，被反射镜1024反射至棱镜组件1026。入射棱镜组件1026 的照明光束首先被棱镜组件1026反射至DMD 1025的受光面1025a，然后被受光面1025a调制为与图像信号对应的投影光束且该投影光束被反射至棱镜组件1026，之后该投影光束被棱镜组件1026反射至镜头103，最后被镜头103投影成像。
结合图2、图5以及图6所示，来自光源101的照明光束依次进入光导管1022和透镜组件1023，由于照明光束在光导管1022和透镜组件1023中的传播方向相同，光导管1022和透镜组件1023中照明光束的光轴为同一光轴，这里将该光轴称为第一光轴I-I，一些实施例中，第一光轴I-I通过光导管1022和透镜组件1023的几何中心；从透镜组件1023出射的照明光束依次经过反射镜1024和棱镜组件1026后被投射至DMD 1025的受光面1025a，然后被DMD 1025的受光面1025a反射至棱镜组件1026，这里将反射镜1024反射至棱镜组件1026的照明光束的光轴称为第二光轴II-II、并将DMD 1025的受光面1025a反射至棱镜组件1026的投影光束(此时，照明光束经DMD 1025调制为投影光束)的光轴称为第三光轴III-III；在此之后，棱镜组件1026将接收到的DMD 1025的受光面1025a反射的投影光束反射至镜头103，这里将镜头103的光轴称为第四光轴IV-IV，一些实施例中，第四光轴IV-IV通过镜头103的几何中心。
参见图2，X轴、Y轴以及Z轴两两垂直，第一光轴I-I的延伸方向与X轴平行，第二光轴II-II和第四光轴IV-IV的延伸方向与Y轴平行，第三光轴III-III的延伸方向与Z轴平行。也就是说，本公开一些实施例中，第一光轴I-I、第二光轴II-II、第三光轴III-III以及第四光轴IV-IV满足如下关系：第一光轴I-I与第二光轴II-II垂直，第二光轴II-II与第三光轴III-III垂直，第一光轴I-I与第三光轴III-III垂直但不相交，第三光轴III-III和第四光轴IV-IV垂直。并且，第一光轴I-I和第二光轴II-II均平行于DMD 1025的受光面1025a。
再次如图2所示，由于第一光轴I-I与第二光轴II-II垂直，且第一光轴I-I和第二光轴II-II均平行于DMD 1025的受光面1025a，因此与光导管1022、透镜组件1023、DMD 1025在一条线上顺次布置的结构方案相比，本公开一些实施例中的激光投影设备充分利用了X轴、Y轴和Z轴延伸方向上的空间，激光投影设备在X轴和Y轴延伸方向上的尺寸都不会过大，这使得激光投影设备的结构更为紧凑，使得激光投影设备所占空间变小。
在一些实施例中，第二光轴II-II与第四光轴IV-IV平行，且第二光轴II-II和第四光轴IV-IV之间有一定的间距，所述间距大于或等于零；在一些实施例中，第二光轴II-II与第四光轴IV-IV相交，且第二光轴II-II和第四光轴IV-IV 之间有一定的夹角，所述夹角大于或等于零。在一些实施例中，“平行”指两个光轴之间的夹角不超过某一参考角度(例如，该参考角度为5°)；“垂直”指两个光轴之间夹角的余角不超过某一参考角度(例如，该参考角度为5°)；“相交”指两个光轴既不平行也不垂直的状态。
在一些实施例中，当第二光轴II-II与第四光轴IV-IV平行时，在第三光轴III-III的延伸方向上，由反射镜1024反射至棱镜组件1026的照明光束的第二光轴II-II与由棱镜组件1026反射至镜头103的投影光束的第四光轴IV-IV之间距离的第一预定值在0～10mm的范围内。
示例性地，在图2所示Z轴的方向上，由于第一光轴I-I和第二光轴II-II垂直且相交、第二光轴II-II和第四光轴IV-IV平行且二者之间具有一定的间距，因此光导管1022和透镜组件1023中照明光束的第一光轴I-I与镜头103的第四光轴IV-IV垂直但不相交，第一光轴I-I和第四光轴IV-IV之间具有一定的距离，该距离的第一预定值在0～10mm的范围内。
激光投影设备正常工作时，激光投影设备放置方式通常为：镜头103的第四光轴IV-IV与水平面(即：图2中X轴和Y轴构成的平面)平行，并且镜头103的第四光轴IV-IV垂直于竖直方向(即：图2中Z轴的延伸方向，或者说垂直于地平线或水平线的方向)。在此情况下，本公开一些实施例中第三光轴III-III的延伸方向为上述竖直方向，光导管1022和透镜组件1023中照明光束的第一光轴I-I与上述第三光轴III-III(即竖直方向)垂直但不相交，镜头103的第四光轴IV-IV也与上述第三光轴III-III(即竖直方向)垂直，这便使得在竖直方向上，第一光轴I-I与第四光轴IV-IV之间具有距离，并且该距离可以被缩小至近似零甚至缩小为零，由此可以有效缩小透镜组件1023(或光导管1022)与镜头103在竖直方向上的距离，从而有效缩小激光投影设备在竖直方向上的尺寸，使得激光投影设备的结构更为紧凑，减小激光投影设备的体积，使得激光投影设备所占空间变小。
在一些实施例中，参考图5，棱镜组件1026可以包括：第一棱镜10261和第二棱镜10262。
第一棱镜10261被配置为接收被反射镜1024反射的照明光束，将接收到的上述照明光束反射至DMD 1025的受光面1025a。从第一棱镜10261出射的照明光束可以穿过第二棱镜10262后投射在DMD 1025的受光面1025a上。DMD 1025的受光面1025a将照明光束调制为与待显示图像的图像信号对应的投影光束。第二棱镜10262被配置为接收被受光面1025a反射的投影光束，将该投影光束反射至镜头103。要说明的是，入射第一棱镜的照明光束的光轴 (例如，上述的第二光轴II-II)与被第二棱镜反射至镜头103的照明光束的光轴(例如，上述的第四光轴IV-IV)平行。
示例性地，如图5所示，第一棱镜10261包括第一入射面10261a、第一出射面10261b、以及第一反射面10261c。第一入射面10261a被配置为接收来自反射镜1024的照明光束；第一出射面10261b被配置为将第一入射面10261a接收的照明光束反射至第一反射面10261c，并将第一反射面10261c反射的照明光束透射至DMD1025的受光面1025a；第一反射面10261c被配置将接收到的第一出射面10261b反射的照明光重新反射至第一出射面10261b，由第一出射面10261b透射至DMD1025的受光面1025a。
如图5所示，光源101提供的照明光束可以从第一棱镜10261的第一入射面10261a射入第一棱镜10261，被第一棱镜10261的第一出射面10261b反射至第一反射面10261c，此后被第一反射面10261c反射并穿过第一出射面10261b从第一棱镜10261出射。
在一些实施例中，第一入射面10261a、第一出射面10261b以及第一反射面10261c可以均为平面。
在一些实施例中，第一入射面10261a和第一出射面10261b可以均为平面，第一反射面10261c为曲面，在此情况下，第一反射面10261c还被配置为对接收到的第一出射面10261b反射的照明光束进行整形。
示例性地，如图5所示，第一棱镜10261的第一反射面10261c为曲面。第一反射面10261c可以被配置为对照明光束进行整形，即调整照明光束的形状，以便可以省去设置在光源101和棱镜组件1026之间的被配置为对照明光束进行整形的整形透镜，以减少激光投影设备中的光学部件(例如省略了上述整形透镜)的数量，从而进一步减小激光投影设备的体积，使得激光投影设备所占空间进一步变小。
在一些实施例中，第一棱镜10261的第一反射面10261c为曲面的情况下，第一反射面10261c可以为球面反射面或非球面反射面，本公开实施例对第一棱镜10261的第一反射面10261c的曲面结构不做限定，只需保证该曲形反射面10261c能够有效将射入第一棱镜10261的照明光束反射至DMD 1025的受光面1025a即可。
示例性地，如图5所示，第二棱镜10262包括第二入射面10262a、第二出射面10262b以及第二反射面10262c。第二入射面10262a被配置为接收由DMD1025的受光面1025a调制得到的投影光束；第二反射面10262c被配置为将第二入射面10262a接收的投影光束反射至第二出射面10262b；第二出射 面10262b被配置为将第二反射面10262c反射的投影光束透射至镜头。第二入射面10262a、第二出射面10262b以及第二反射面10262c可以均为平面，第二棱镜10262可以是三棱镜。
如图5所示，由第一棱镜10261出射的照明光束穿过第二棱镜10262的第二反射面10262c以射入第二棱镜10262，从第二棱镜10262的第二入射面10262a出射后投射在DMD 1025的受光面1025a上。照明光束被DMD 1025的受光面1025a调制为与图像信号对应的投影光束，然后该投影光束被反射，该投影光束沿着反射后的光路再次穿过第二棱镜10262的第二入射面10262a后入射第二棱镜10262，被第二棱镜10262的第二反射面10262c反射后穿过第二棱镜10262的第二出射面10262b从第二棱镜10262出射，并射向镜头103。
要说明的是，从第一棱镜10261的第一入射面10261a入射的照明光束的光轴(例如，上述的第二光轴II-II)与从第二棱镜10262的第二出射面10262b出射的投影光束的光轴(例如，上述的第四光轴IV-IV)平行。为了便于示出激光投影设备的光路，图5中未示出光源101。
要说明的是，上述实施例中，由于照明光束能够穿过第一棱镜10261的第一出射面10261b出射，因此第一出射面10261b能够透光，并且由于第一出射面10261b还可以反射照明光束，因此照明光束在第一出射面10261b上发生的反射为全反射；类似地，由于照明光束能够穿过第二棱镜10262的第二反射面10262c入射第二棱镜10262，因此第二反射面10262c能够透光，并且由于第二反射面10262c还可以反射投影光束，因此投影光束在第二反射面10262c发生的反射为全反射。
为了保证第一出射面10261b和第二反射面10262c上均能够发生全反射，必须同时满足如下条件：第一，与第一棱镜10261的第一出射面10261b接触的介质的折射率必须小于第一棱镜10261的折射率；第二，与第二棱镜10262的第二反射面10262c接触的介质的折射率必须小于第二棱镜10262的折射率。然而，当第一棱镜与第二棱镜接触时，即第一出射面10261b与第二反射面10262c接触时，无法同时满足上述两个条件，因此第二棱镜10262与第一棱镜10261之间具有间隙(例如空气)，该间隙的折射率小于第一棱镜的折射率且小于第二棱镜的折射率。在此情况下，第二棱镜10262和第一棱镜10261彼此间隔一定距离。
根据前文的描述，我们知道的是激光投影设备正常工作时，激光投影设备放置方式通常为：镜头103的第四光轴IV-IV与水平面平行，并且镜头103的第四光轴IV-IV垂直于竖直方向。在此情况下，在竖直方向上，入射第一棱 镜的照明光束的光轴(如上述的第二光轴II-II)与被第二棱镜反射后入射镜头103的投影光束的光轴(如上述的第四光轴IV-IV)之间的距离越小，激光投影设备在竖直方向上的尺寸也就越小。
在此情况下，为了进一步减小激光投影设备在竖直方向上的尺寸，可以进一步缩小入射第一棱镜10261的照明光束的光轴与被第二棱镜反射至镜头103的投影光束的光轴在竖直方向上的距离，使得上述距离接近零，即入射第一棱镜10261的照明光束的光轴与被第二棱镜反射至镜头103的投影光束的光轴接近或重合。在此情况下，在一些实施例中，棱镜组件1026还包括：第三棱镜10263。第三棱镜10263被配置为调整棱镜组件1026中照明光束的光程(光程可理解为光线在介质中传播的等效距离，该等效距离折合为光线在相同的时间内在真空中传播的距离，因此光程在数值上等于介质的折射率乘以光线在介质中传播的距离)，并进而减小了激光投影设备在竖直方向上的尺寸，这将在后文做进一步说明。
第三棱镜10263位于第一棱镜10261和第二棱镜10262之间。示例性地，如图7所示，第三棱镜10263位于第一棱镜10261的第一出射面10261b和第二棱镜10262的第二反射面10262c之间。在图7中，为了便于示出激光投影设备的光路，未示出光导管1022、透镜组件1023以及反射镜1024。
为了使从第一棱镜10261射出的照明光束被投射在受光面1025a上的位置不发生改变，需要保证第一棱镜10261中的照明光束在第一出射面10261b(即靠近第三棱镜10263的表面)发生全反射时的第一临界角不发生改变，以及保证投影光束在第二棱镜10262中的第二反射面10262c(即靠近第三棱镜10263的表面)上发生全反射时的第二临界角不发生改变，这便要求与第一出射面10261b接触的介质的折射率不变，以及与第二反射面10262c接触的介质的折射率不变。在此情况下，需要保证第三棱镜10263与第一棱镜10261和第二棱镜10262均不接触。也就是说，第三棱镜10263与第一棱镜10261的第一出射面10261b、以及第三棱镜10263与第二棱镜的第二反射面10262c之间均具有间隙。在此情况下，第三棱镜10263和第一棱镜10261的第一出射面10261b彼此间隔一定距离，第三棱镜10263和第二棱镜10262的第二反射面10262c彼此间隔一定距离。
在一些实施例中，可以通过点胶方式将第三棱镜10263和第一棱镜10261固定连接、以及将第三棱镜10263和第二棱镜10262固定连接。
在一些实施例中，如图7所示，第三棱镜10263朝向第一棱镜10261的表面与第三棱镜10263朝向第二棱镜10262的表面平行，第三棱镜10263例 如可以为平板棱镜。
如图7所示，从第一棱镜10261出射的照明光束依次穿过第三棱镜10263和第二棱镜10262后投射在DMD 1025的受光面1025a上。由于第三棱镜10263增加了棱镜组件1026的光程，因此第二棱镜10262的第二反射面10262c对投影光束进行反射的反射位置在竖直方向上能够上移，例如图7中，反射位置由未设置第三棱镜10263时的A’上移至设置了第三棱镜10263时的A。第三棱镜10263的厚度越大，第二棱镜10262的第二反射面10262c对投影光束进行反射的反射位置在竖直方向上上移的位移越大。因此，通过设置第三棱镜10263，能够适当调整入射第一棱镜10261的照明光束的光轴与从第二棱镜10262出射的投影光束的光轴在竖直方向上的距离，使得入射第一棱镜10261的照明光束的光轴与从第二棱镜10262出射的投影光束的光轴之间的距离在竖直方向最小，进一步缩小激光投影设备在竖直方向上的尺寸。
在设置第三棱镜10263的情况下，图7所示第一棱镜10261和第二棱镜10262中的光路分别与图5所示棱镜组件1026中的第一棱镜10261和第二棱镜10262中的光路相同，可以参见上述关于图5所示棱镜组件中第一棱镜10261和第二棱镜10262中光路的对应描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，从第一棱镜10261入射至第三棱镜10263的照明光束可以发生折射，第三棱镜10263入射至第二棱镜10262的照明光束可以发生折射。第三棱镜10263为平板棱镜的情况下，第三棱镜10263的厚度还可以与来自第一棱镜10261的照明光束在入射第三棱镜10263的照明光束的入射角的大小相关，第三棱镜10263的厚度应保证照明光束从第一棱镜进入第三棱镜后，在第三棱镜中发生折射的情况下，依然能够被投射至DMD 1025的受光面。
由于DMD 1025通常设置在电路板10251上(如图5中的虚线所示)，并且如图5所示在竖直方向上，第一棱镜10261的位置可能会高于第二棱镜10262的位置，因此第一棱镜10261容易与电路板10251发生位置上的妨碍或干扰。通过在第一棱镜10261的第一出射面10261b和第二棱镜10262的第二反射面10262c之间设置第三棱镜10263，如图7所示，可以增大第一棱镜10261与电路板之间的水平距离，避免第一棱镜10261与电路板10251相互影响。
上述实施例中，由透镜组件1023入射至第一棱镜10261的第一出射面10261b的照明光束发生全反射，由DMD 1025入射至第二棱镜10262的第二反射面10262c的投影光束发生全反射。全反射条件为：(1)光束从光密介质入射至光疏介质；(2)入射角大于或等于临界角。光密介质和光疏介质是相 对的，光束在光密介质中的折射率相对于光束在光疏介质中的折射率大。临界角θ满足：θ＝arcsin(n2/n1)，n1为光密介质的折射率，n2为光疏介质的折射率。上述实施例中，为了使入射至第一棱镜10261的第一出射面10261b和入射至第二棱镜10262的第二反射面10262c上的光束能够发生全反射，入射至第一出射面10261b和第二反射面10262c上的光束的入射角需要满足如下条件。
示例性地，以第二棱镜10262的第二反射面10262c为例，光束在第二反射面10262c上的入射角大于或等于临界角θ，临界角θ满足：θ＝arcsin(n2/n1)，n1为第二棱镜10262的折射率，n2为空气的折射率。
参考图8，第二棱镜10262为轴对称全反射型棱镜，因此第二入射面10262a和第二反射面10262c之间的夹角为45°(即图8中夹角e)，第二出射面10262b和第二反射面10262c之间的夹角为45°，第二入射面10262a和第二出射面10262b之间的夹角为90°。图8中，直线①为由DMD 1025的受光面1025a反射至第二反射面10262c的光线，直线②为DMD 1025的受光面1025a的法线(DMD 1025中形成受光面1025a的各个微小反射镜的镜面在图8中示出为与水平面平行)。“a”为光线①射向第二反射面10262c的入射角；“b”为a的余角；“d”为光线①与法线②之间的夹角，d满足：d＝(1/2)arcsin(1/(2*F))，F为DMD 1025的照明参数，F一般为镜头103的焦距与镜头103的通光直径的比值，在激光投影设备中，DMD 1025的照明参数F需要和镜头103的F值匹配才能保证光束的传输具有较高的光利用率；“c”为d的余角。根据图8所示的光路的几何意义可以确定：b+c+e＝180°，a+b＝90°，c+d＝90°。因此b+c＝180°-e＝180°-45°＝135°，因此：a＝90°-b；b＝135°-c；c＝90°-d。根据上述公式可以确定a＝90°-b＝90°-(135°-c)＝90°-(135°-(90°-d))＝45°-d，因此入射角a满足：a＝45°-(1/2)arcsin(1/(2*F))。
根据全反射条件可知：a≥θ，即45°-(1/2)arcsin(1/(2*F))≥arcsin(n2/n1)。也即是，第二棱镜10262的折射率n1需满足：n1≥n2/sin(45°-(1/2)arcsin(1/(2*F)))。对应到棱镜组件1026，n2为空气的折射率，因此n2可以取值为1(空气的折射率为1)，第二棱镜10262的折射率n1满足：n1≥1/sin(45°-(1/2)arcsin(1/(2*F)))。
示例地，在DMD 1025的照明参数F取值为2的情况下，第二棱镜10262的折射率n1满足：n1≥1/sin(45°-(1/2)arcsin(1/4))，即n1≥1.63。例如，在一些示例中，n1可以取值1.74。
当n1取值1.63时，θ＝arcsin(1/1.63)≈37°，由此可见，为了使得投影光 束能够在第二棱镜10262的第二反射面10262c发生全反射，入射角a最小为37°。
第一棱镜10261中的照明光束在第一出射面10261b上的入射角的计算方式与上述第二棱镜10262中的投影光束在第二反射面10262c上的入射角的计算方式类似，可以参见上述关于第二棱镜10262中投影光束在第二反射面10262c上的入射角的取值方式的对应描述，此处不再赘述。
第一棱镜10261的折射率和第二棱镜10262的折射率可以根据光学设计软件仿真得到，该第一棱镜10261的折射率可以使得照明光束从第一棱镜10261的第一入射面10261a射入第一棱镜10261后，能够被第一棱镜10261的第一出射面10261b全反射。第二棱镜10262的折射率可以使得投影光束能够穿过第二棱镜10262的第二入射面10262a后以大于或等于临界角的入射角入射第二棱镜10262的第二反射面10262c，被第二棱镜10262的第二反射面10262c全反射至镜头103。
在一些实施例中，第一棱镜10261、第二棱镜10262以及第三棱镜10263的折射率均相同，第一棱镜10261、第二棱镜10262以及第三棱镜10263可以由相同的材料制成。通常，第一棱镜10261和第三棱镜10263可以采用相同的材料，以便保证二者的热膨胀系数相同。在一些实施例中，第一棱镜10261、第二棱镜10262以及第三棱镜10263的折射率均不相同，第一棱镜10261、第二棱镜10262以及第三棱镜10263可以由不同的材料制成。一般而言，制作第一棱镜10261、第二棱镜10262和第三棱镜10263的三种材料的热膨胀系数不应该差太多，否则难以保证棱镜组件1026的结构和位置的可靠性。
在一些实施例中，第一棱镜10261的折射率和第三棱镜10263的折射率相同，且第一棱镜10261的折射率与第二棱镜10262的折射率不同。在一些实施例中，第一棱镜10261的折射率可以在1.4～1.55的范围内，第三棱镜10263的折射率可以在1.4～1.55的范围内。第二棱镜10262的折射率可以在1.55～1.7的范围内。
例如第一棱镜10261和第三棱镜10263的折射率可以为1.49，第二棱镜10262的折射率可以为1.65。
在一些实施例中，第二棱镜10262的折射率大于第一棱镜10261的折射率，因此相较于第一棱镜10261，第二棱镜10262能够对照明光束进行更大程度的偏折，利于缩短光束从DMD 1025传播至镜头103的第一个镜片(例如镜头103中最靠近第二棱镜10262的透镜)的距离。从而，在给定后焦具体长度的条件下(即，给定DMD 1025到镜头103的光程的条件下)，第二棱镜 10262较强的偏折能力(即，较大的折射率)更利于镜头103的第一个镜片采用更小体积的镜片(光程＝介质的折射率×光在介质中传播的距离)，并实现光束从镜头103出射至预设位置的目的，使得激光投影设备的体积得以缩减。
通常情况下，为了消除光学系统的色差，会要求光学介质的色散系数(或者称为阿贝数)较大。为了减轻光学系统的色差，即减轻三基色光色差的影响，提高光束均匀性，一般要求第二棱镜10262的色散系数与镜头103的色散系数相同。由于光学介质的色散系数与折射率成反比(即折射率越大，色散越明显，色散系数越小)，由此可见，第二棱镜10262的折射率取值不能过大。在此基础上，将第二棱镜10262的折射率限定在1.55～1.7的范围内，例如1.55、1.58、1.6、1.63、1.65、1.68、1.7等。这样在保证所述激光投影设备的色差满足要求的情况下，可以选择比较大的折射率以减小第二棱镜10262的体积，从而进一步减小所述激光投影设备的体积。
在一些实施例中，第二光轴II-II与第四光轴IV-IV相交，入射第一棱镜10261的第一入射面10261a的照明光束(即第二光轴II-II)与第二棱镜10262的第二出射面10262b出射的投影光束(即第四光轴IV-IV)的夹角的第二预定值在0～20°的范围内，也即是，入射第一棱镜10261的第一入射面10261a的照明光束与第二棱镜10262的第二出射面10262b出射的投影光束的夹角小于或等于20°，以尽可能保证入射第一棱镜10261的第一入射面10261a的照明光束的光轴和第二棱镜10262的第二出射面10262b出射的投影光束的光轴的夹角不要过大。当入射棱镜组件1026的照明光束的光轴(即第二光轴II-II)与从棱镜组件1026进入镜头103的投影光束的第四光轴IV-IV相交时，需使得二者在竖直方向上的夹角尽可能小(理想情况下为0)，进而使得激光投影设备的布局更为紧凑，减小激光投影设备所占用的空间的大小。
在一些示例中，入射第一棱镜10261的第一入射面10261a的照明光束的光轴(第二光轴II-II)与第二棱镜10262的第二出射面10262b出射的投影光束的光轴(第四光轴IV-IV)的夹角为0、10°、20°等等。当该夹角等于0时，第一棱镜10261的第一入射面10261a入射的照明光束与第二棱镜10262的第二出射面10262b出射的投影光束可以平行或重合。
在一些实施例中，第二棱镜10262的横截面(被与纸面平行的平面剖切后得到的截面)可以为直角三角形。当然，第二棱镜10262的横截面还可以为锐角三角形或钝角三角形，本公开实施例对此不做限定。例如，第二棱镜10262的横截面可以为等腰直角三角形。
在一些实施例中，光导管1022具有光入口以及光出口，来自光源101的 照明光束从光入口进入光导管1022，被光导管1022匀化后从光出口出射，经过透镜组件1023先放大后会聚后，照明光束入射至棱镜组件1026，并被棱镜组件1026反射至DMD 1025的受光面1025a。在此情况下，在一些实施例中，为了保证经过透镜组件1023先放大后会聚的照明光束能够完全覆盖DMD 1025的受光面1025a，可以使得光导管1022的光出口的对角线尺寸与透镜组件1023的放大率的乘积等于DMD 1025的对角线尺寸。
示例性地，若DMD 1025的受光面1025a的形状为矩形，DMD 1025的受光面1025a的对角线尺寸计算方法如下：若该矩形的长度尺寸为x1，宽度尺寸为y1，则DMD 1025的受光面1025a的对角线尺寸为
Figure PCTCN2020105531-appb-000001
在一些实施例中，透镜组件1023的放大率的大小在1.9～2的范围内。
示例性地，DMD 1025的受光面1025a的形状为矩形的情况下，若DMD 1025的受光面1025a的长度尺寸为14.6664mm，宽度尺寸为8.252mm，则DMD 1025的受光面1025a的对角线尺寸近似为16.83mm。若透镜组件1023的放大率为1.9，则光导管1022的光出口的对角线尺寸满足：16.86mm÷1.9＝8.87mm。
示例性地，该光导管1022的光出口的长度尺寸为7.7mm的情况下，光导管1022的宽度尺寸可以为
Figure PCTCN2020105531-appb-000002
在一些实施例中，镜头103为超短焦镜头，在竖直方向上，入射至棱镜组件1026的照明光束的第二光轴II-II与镜头103的第四光轴IV-IV之间的距离在5.464mm～5.7758mm的范围内。例如，入射至棱镜组件1026的照明光束的第二光轴II-II与镜头103的第四光轴IV-IV之间的距离可以为5.5283mm。
在一些实施例中，如图6所示，透镜组件1023包括两个透镜，例如第一透镜10231和第二透镜10232。第一透镜10231和第二透镜10232依次位于光导管1022和第一棱镜10261的第一入射面10261a之间，第一透镜10231相对于第二透镜10232更靠近光导管1022。
如图6所示，第一透镜10231被配置为对接收到的通过光导管1022匀化后的照明光束进行第一次缩束。要说明的是，照明光束经过第一透镜10231之前，首先从光导管1022的光入口入射光导管1022，然后从光导管1022的光出口出射并射向第一透镜10231。由于经过第一透镜10231后的照明光束的光斑的面积大于通过光出口处的照明光束的光斑的面积，因此第一透镜10231实际上对照明光束起到了放大的作用。
如图6所示，第二透镜10232被配置为对接收到的被第一透镜10231扩束后的照明光束进行第二次缩束。要说明的是，由于经过第二透镜10232后的照明光束的光斑的面积小于入射第二透镜10232前的照明光束(也可以看 作经过第一棱镜10231后的照明光束)的光斑的面积，因此第二透镜10232对照明光束起到了会聚的作用。
在一些实施例中，第一透镜10231和第二透镜10232可以为球面透镜，也可以为非球面透镜。例如，第一透镜10231可以为非球面凹凸透镜(或者称为正弯月透镜，positive meniscus lens)，该第二透镜10232可以为非球面双凸透镜(biconvex lens)。
在一些实施例中，第一透镜10231包括靠近光导管的第一面和远离光导管的第二面，第一面朝向第二面凸起，第二面与第一面的凸起方向相同；第二透镜10232包括靠近光导管的第三面和远离光导管的第四面，第三面朝向远离第四面的方向凸起，第四面与第三面的凸起方向相反。
示例性地，如图6所示，当选用凹凸透镜作为第一透镜10231时，第一透镜10231靠近光导管1022的第一面向远离该光导管1022的一侧凸起，第一透镜10231远离光导管1022的第二面也向远离光导管1022的一侧凸起，且第二面的曲率的绝对值大于第一面的曲率的绝对值，曲率的绝对值越大，表明凸起的程度越大。当选用双凸透镜作为第二透镜10232时，第二透镜10232靠近光导管1022的第三面向靠近光导管1022的一侧凸起，第二透镜10232远离光导管1022的第四面向远离光导管1022的一侧凸起。
在一些实施例中，第一透镜10231靠近光导管1022的第一面的曲率可以在-25～-35的范围内，例如-20、-25、-30、-35等等；第一透镜10231远离光导管1022的第二面的曲率的范围可以在-25～-40的范围内，例如-25、-30、-35、-40等等。如图6所示，第一透镜10231的第一面和第二面的凸出方向均与光线的传播方向相同，因此其曲率均为负值。
在一些实施例中，第二透镜10232靠近光导管1022的第三面的曲率可以在10～30的范围内，例如，第三面的曲率为10、15、20、30等等。第二透镜10232远离光导管1022的第四面的曲率可以在-20～-30的范围内，例如，第四面的曲率为-20、-25、-28、-30等等。如图6所示，第二透镜10232的第三面的凸出方向与光线的传播方向相反，因此其曲率为正值，第二透镜10232的第四面的凸出方向与光线的传播方向相同，因此其曲率为负值。
在一些示例中，第一透镜10231靠近光导管1022的第一面的曲率例如为-23.13，第一透镜10231远离光导管1022的第二面的曲率例如为-31.4；第二透镜10232靠近光导管1022的第三面的曲率例如为18.23，第二透镜10232远离光导管1022的第四面的曲率例如为-25.6。
在一些实施例中，通过第二透镜10232缩束后的照明光束与光导管1022 的延伸方向平行，也就是说，从第二透镜10232出射的照明光束的光轴与第二透镜10232的光轴平行，以保证照明光束在被反射镜1024反射后，能够从第一棱镜10261的第一入射面10261a进入第一棱镜10261，并被第一棱镜10261的第一出射面10261b反射。当然，通过第二透镜10232缩束后的照明光束还可以与光导管1022的延伸方向具有一定的夹角，只需保证照明光束能够被第一棱镜10261的第一出射面10261b反射即可。
在一些实施例中，由于DMD 1025在工作过程中容易产生热量，激光投影设备还可以包括：冷却组件。在本公开一些实施例中，基于激光投影设备正常工作时的放置方式(参见上面的描述，此处不再赘述)，由于DMD 1025的中垂线与竖直方向平行，因此可以沿着竖直方向将冷却组件设置在DMD 1025背离受光面1025a的一侧。也就是说，以远离地面的方向为上，以靠近地面的方向为下，冷却组件设置在DMD 1025的上方。在此情况下，冷却组件虽然在竖直方向上有一定的重量，但是竖直方向上DMD 1025和外壳1021能够对冷却组件具有承载作用，使得冷却组件不易因自身重量的影响而产生位移或发生脱落，固定较可靠。
在一些实施例中，DMD1025采用液冷散热方式进行散热，冷却组件可以为平板型的液冷散热器(也可以称为冷头)，其体积较小，能够有效减小光机102占用的空间，从而减小激光投影设备的体积。并且，还可以将DMD 1025的冷却组件与光源101的冷却组件串联。也即是，DMD 1025的冷却组件可以与光源101的冷却组件为共用冷却组件，以进一步减小冷却组件占用的空间，减小光机102占用的空间，从而减小激光投影设备的体积。
综上所述，参考图9，本公开一些实施例提供的激光投影设备中，根据激光投影设备正常工作时的放置方式，即镜头103的第四光轴IV-IV与水平面平行，并且镜头103的第四光轴IV-IV垂直于竖直方向。在此情况下，本公开一些实施例将第三光轴III-III的延伸方向设置为竖直方向，使光导管1022和透镜组件1023中照明光束的第一光轴I-I与上述第三光轴III-III(即竖直方向)垂直，以及使镜头103的第四光轴IV-IV与上述第三光轴III-III垂直，使得第一光轴I-I与第四光轴IV-IV在竖直方向上的距离(第一光轴I-I和第四光轴IV-IV垂直但不相交)可以被缩小至近似零甚至缩小为零。由此可以有效缩小透镜组件1023与镜头103在竖直方向上的距离，从而有效缩小激光投影设备在竖直方向上的尺寸。并且，本公开一些实施例还可以通过在棱镜组件中设置第三棱镜10263，使得光源101、透镜组件1023、棱镜组件1026以及镜头103均位于同一水平面，使得激光投影设备的结构更为紧凑，减小激光投影设 备的体积，使得激光投影设备所占空间变小。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

  1. 一种激光投影设备，包括：
    光源，被配置为提供照明光束；
    光机，被配置为根据图像信号对所述照明光束进行调制以形成投影光束；
    镜头，被配置为将所述投影光束投射成像；其中，
    所述光机包括：光导管、透镜组件、反射镜、棱镜组件以及数字微镜器件；
    所述光导管，被配置为接收所述照明光束并对所述照明光束进行匀化；
    所述透镜组件，被配置为对匀化后的所述照明光束先放大后会聚并出射至反射镜；
    所述反射镜，被配置为将所述照明光束反射至所述棱镜组件；
    所述数字微镜器件包括朝向所述棱镜组件的受光面，并被配置为根据图像信号对所述照明光束进行调制以形成投影光束；
    所述棱镜组件，被配置为将所述照明光束传播至所述数字微镜器件的受光面、以及接收所述受光面反射的投影光束，将所述投影光束传播至所述镜头；
    其中，由所述光导管和所述透镜组件传播的照明光束的光轴为第一光轴，由所述反射镜反射至所述棱镜组件的照明光束的光轴为第二光轴，所述第一光轴与所述第二光轴垂直，且所述第一光轴和所述第二光轴均平行于所述数字微镜器件的受光面。
  2. 根据权利要求1所述的激光投影设备，其中，由所述数字微镜器件反射至所述棱镜组件的投影光束的光轴为第三光轴，由所述棱镜组件反射至所述镜头的投影光束的光轴为第四光轴；
    所述第二光轴与所述第三光轴垂直，所述第一光轴与所述第三光轴垂直但不相交；
    所述第二光轴与所述第四光轴平行且所述第二光轴与所述第四光轴之间具有间距，所述间距小于第一预定值；或者，所述第二光轴与所述第四光轴相交且所述第二光轴与所述第四光轴之间具有夹角，所述夹角小于第二预定值。
  3. 根据权利要求2所述的激光投影设备，其中，在所述第三光轴的延伸方向上，由所述反射镜反射至所述棱镜组件的照明光束的第二光轴与由所述棱镜组件反射至所述镜头的投影光束的第四光轴之间距离的第一预定值在 0～10mm的范围内。
  4. 根据权利要求2所述的激光投影设备，其中，在所述第三光轴的延伸方向上，由所述反射镜反射至所述棱镜组件的照明光束的第二光轴与由所述棱镜组件反射至所述镜头的投影光束的第四光轴之间夹角的第二预定值在0～20°范围内。
  5. 根据权利要求1所述的激光投影设备，其中，所述棱镜组件包括：第一棱镜和第二棱镜；
    所述第一棱镜被配置为接收来自所述反射镜的照明光束，并将该照明光束反射至所述数字微镜器件的受光面；其中，从所述第一棱镜出射的照明光束穿过所述第二棱镜后入射至所述数字微镜器件的受光面；
    所述第二棱镜被配置为接收被所述受光面反射的投影光束，将该投影光束反射至所述镜头；
    所述第二棱镜与所述第一棱镜之间彼此间隔。
  6. 根据权利要求5所述的激光投影设备，其中，所述第一棱镜包括第一入射面、第一出射面以及第一反射面；其中，
    所述第一入射面被配置为接收来自所述反射镜的照明光束；
    所述第一出射面被配置为将所述第一入射面接收的照明光束反射至所述第一反射面，并将所述第一反射面反射的照明光束透射至所述数字微镜器件的受光面；
    所述第一反射面被配置将接收到的所述第一出射面反射的照明光束反射至所述第一出射面，由所述第一出射面透射至所述数字微镜器件的受光面。
  7. 根据权利要求6所述的激光投影设备，其中，所述第一入射面和所述第一出射面为平面，所述第一反射面为曲面；
    所述第一反射面还被配置为对接收到的所述第一出射面反射的照明光束进行整形。
  8. 根据权利要求5所述的激光投影设备，其中，所述第二棱镜包括第二入射面、第二出射面以及第二反射面；其中，
    所述第二入射面被配置为接收由所述数字微镜器件的受光面调制得到的投影光束；
    所述第二反射面配置为将所述第二入射面接收的投影光束反射至第二出射面；
    所述第二出射面被配置为将所述第二反射面反射的投影光束透射至所述镜头。
  9. 根据权利要求8所述的激光投影设备，其中，所述第二入射面、所述第二出射面以及所述第二反射面均为平面。
  10. 根据权利要求5所述的激光投影设备，其中，所述棱镜组件还包括：第三棱镜；
    所述第三棱镜位于所述第一棱镜的第一出射面和所述第二棱镜的第二反射面之间，且所述第三棱镜与所述第一棱镜彼此间隔，且所述第三棱镜与所述第二棱镜彼此间隔；
    其中，从所述第一棱镜出射的照明光束依次穿过所述第三棱镜和所述第二棱镜后入射至所述数字微镜器件的受光面。
  11. 根据权利要求10所述的激光投影设备，其中，
    所述第一棱镜包括三角棱镜，所述三角棱镜的一个侧面为曲面；
    所述第二棱镜包括三角棱镜；
    所述第三棱镜包括平板棱镜。
  12. 根据权利要求10所述的激光投影设备，其中，
    所述第一棱镜的折射率在1.4～1.55的范围内，
    所述第二棱镜的折射率在1.55～1.7的范围内，
    所述第三棱镜的折射率在1.4～1.55的范围内。
  13. 根据权利要求5所述的激光投影设备，其中，所述第二棱镜的折射率n1满足：n1≥1/sin(45°-(1/2)arcsin(1/(2*F)))；
    其中，F为所述数字微镜器件的照明参数。
  14. 根据权利要求1所述的激光投影设备，其中，
    所述光导管具有光入口和光出口，来自所述光源的照明光束从所述光入口进入所述光导管，被所述光导管匀化后从所述光出口射出；
    所述光导管的光出口的对角线尺寸与所述透镜组件的放大率的乘积等于所述数字微镜器件的对角线尺寸。
  15. 根据权利要求14所述的激光投影设备，其中，所述透镜组件的放大率在1.9～2的范围内。
  16. 根据权利要求1所述的激光投影设备，其中，所述透镜组件包括第一透镜和第二透镜；
    所述第一透镜位于所述光导管和所述第二透镜之间，被配置为接收来自所述光导管的照明光束，对该照明光束进行第一次缩束；
    所述第二透镜位于所述第一透镜和所述反射镜之间，被配置为接收来自所述第一透镜的照明光束，对该照明光束进行第二次缩束。
  17. 根据权利要求16所述的激光投影设备，其中，
    所述第一透镜包括靠近所述光导管的第一面和远离所述光导管的第二面，所述第一面朝向所述第二面凸起，所述第二面与所述第一面的凸起方向相同；
    所述第二透镜包括靠近所述光导管的第三面和远离所述光导管的第四面，所述第三面朝向远离所述第四面的方向凸起，所述第四面与所述第三面的凸起方向相反。
  18. 根据所述要求17所述的激光投影设备，其中，所述第一透镜的第二面的曲率的绝对值大于所述第一透镜的第一面的曲率的绝对值。
  19. 根据权利要求1所述的激光投影设备，还包括外壳，其中，
    所述光导管、所述透镜组件和所述反射镜位于所述外壳内部的底侧，且所述光导管、所述透镜组件和所述反射镜的几何中心大致位于同一平面内；
    所述数字微镜器件位于所述外壳内部的顶侧，且与所述棱镜组件相对设置。
  20. 根据权利要求1所述的激光投影设备，还包括外壳，所述外壳包括开口，其中，
    所述光导管、所述透镜组件和所述反射镜位于所述外壳内部的底侧，且所述光导管、所述透镜组件和所述反射镜的几何中心大致位于同一平面内；
    所述数字微镜器件位于所述外壳外部，所述数字微镜器件的受光面通过所述开口暴露于所述外壳内部，且所述受光面与所述棱镜组件相对设置。
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