[发明专利]全内反射TIR棱镜系统和激光投影装置

权利要求书

1.一种全内反射TIR棱镜系统，包括靠近光阀设置的第一TIR棱镜，以及与所述第一TIR棱镜的上表面贴合的第二TIR棱镜，所述第二TIR棱镜包括第一表面、第二表面和第三表面，其中，所述第一表面与所述第一TIR棱镜贴合并且为光线入射面，所述第二表面为光线出射面，所述第三表面为所述第一表面与所述第二表面之间的侧表面，并且所述光阀反射的部分关闭OFF光入射到所述第三表面，所述OFF光指所述光阀处于关闭状态时发出的光，其特征在于，

所述第三表面与所述第一表面的夹角β满足θ-β＞-arcsin(1/n)，其中，35°≤β90°，n为所述第二TIR棱镜的折射率，θ为所述OFF光的临界光线与所述光阀法线夹角。

2.根据权利要求1所述的TIR棱镜系统，其特征在于，所述光阀为数字微镜器件DMD芯片。

3.根据权利要求1所述的TIR棱镜系统，其特征在于，35°≤β81°。

4.根据权利要求1所述的TIR棱镜系统，其特征在于，所述OFF光的临界光线与所述第三表面的法线夹角γ满足：tg(γ)＝(tg²(w)+ctg²(θ))^1/2，cos(w)＝(d1*ctg(θ))/h，

其中，θ为所述OFF光的临界光线与所述光阀的法线的夹角；h为所述OFF光的临界光线与所述第三表面的交点到所述光阀所在平面的垂直距离；d₁为所述光阀与所述第三表面的水平距离；

若w不变，则取θ最小时为临界角度来计算γ值；若d₁不变，则取θ最大时为临界角度来计算γ值。

5.根据权利要求1-4任一项所述的TIR棱镜系统，其特征在于，靠近所述第二表面上方设置有反射结构件，所述反射结构件用于改变从所述第二表面出射的关闭OFF光的光路走向，

当要求所述反射结构件所反射的OFF光不反射至所述第二TIR棱镜时，所述第二TIR棱镜的尺寸满足α≥(arctg(D/H₁))/2-θ/2，D＝D₀-H₁*tg(θ)，

当允许部分OFF光反射至所述第二TIR棱镜但不反射至所述第二TIR棱镜与所述第一TIR棱镜最下方胶点位置时，所述第二TIR棱镜的尺寸以及所述胶点位置满足α≥(arctg(D/H₁))/2-θ/2，D＝D₀-H*ctg(e)-H*tg(2α+θ)+H₁*tg(θ)，所述胶点位置指所述第一表面的四周边缘位置，

其中，θ为所述OFF光的临界光线与所述光阀法线的夹角；H₁为所述OFF光的临界光线射入到所述反射结构件处的交点到所述第二表面的距离；D₀为所述OFF光的临界光线在所述第二TIR棱镜的出射点到所述第二TIR棱镜的边缘的距离；D为所述OFF光的临界光线射入到所述反射结构件处的交点到所述第二TIR棱镜的边缘的水平方向距离；α为所述反射结构件相对于所述第二表面的旋转角度；H为所述第二表面到最下方胶点位置的高度；e为所述第二TIR棱镜的边缘角度。

6.一种激光投影装置，其特征在于，包括激光光源、匀光部件、权利要求1-5任一项所述的全内反射TIR棱镜系统、光阀及镜头；

所述匀光部件将所述激光光源发出的激光光束匀化后出射至所述TIR棱镜系统，所述TIR棱镜系统将匀化后的激光光束全反射至所述光阀，并将所述光阀调制后的光束出射至所述镜头用以成像。

7.根据权利要求6所述的激光投影装置，其特征在于，在所述TIR棱镜系统的第二TIR棱镜的边缘与所述激光投影装置的外壁之间还设置有腔体，所述腔体用于吸收从所述TIR棱镜系统的反射结构件所反射的OFF光。