棱镜组件及投影设备
技术领域
本申请涉及光学技术领域，特别涉及棱镜组件及投影设备。
背景技术
近年来，液晶显示(LCD，Liquid Crystal Display)技术在一些应用中受到限制，数字光处理(DLP，Digital Light Processing)技术显示系统得到不断发展。DLP投射显示方式的核心在于提供一个空间光调制单元，数字微透镜装置(DMD，Digital MicromirrorDevice)作为一种反射式空间光调制器在投影应用领域占了非常重要的位置。与投射式LCD技术相比，利用DMD的DLP技术在体积、响应速度等方面更具优势，因此在市场上具有良好的发展前景。
现有的棱镜中的DMD芯片容易受外力或温度影响引发DMD芯片相对位置的变动，相应造成各DMD投射图像的错位，严重影响投影的观赏体验感。
发明内容
本申请提供一种棱镜组件，以解决棱镜组件中的DMD芯片因温度或者外力引起的图像错位的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是提供一种棱镜组件，包括：
棱镜，所述棱镜为对称结构，包括第一棱镜面和第二棱镜面，所述第一棱镜面和所述第二棱镜面相对第一剖面对称；
第一固定机构，与所述第一棱镜面对应设置，所述第一固定机构用于安装第一DMD芯片；以及
第二固定机构，与所述第二棱镜面对应设置，所述第二固定机构用于安装第二DMD芯片，其中，所述第一DMD芯片和所述第二DMD芯片关于所述第一剖面对称。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是提供一种投影设备，该投影设备包括机壳以及如上述本申请提供的棱镜组件。
本申请的有益效果是：通过在对称结构的棱镜的第一棱镜面设置第一固定机构，在对称结构的棱镜的第二棱镜面设置第二固定机构，并在第一固定机构和第二固定机构上分别设置第一DMD芯片和第二DMD芯片，使得第一DMD芯片和第二DMD芯片关于第一剖面对称，从而能够使得温度或者外力引起DMD芯片发生位移时，第一DMD芯片和第二DMD芯片的相对位移相等，降低两个DMD芯片投射的图像发生错位的概率，进而提升棱镜组件在长时间的使用过程中投射图像的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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例，对于本领域普通技术人员来讲，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，其中：
图1是本申请棱镜组件一实施例的俯视结构示意图；
图2是本申请棱镜组件一实施例的结构示意图；
图3是图2中的分解结构示意图；
图4是本申请棱镜组件一实施例的部分结构示意图；
图5是本申请棱镜组件一实施例的第一固定板的结构示意图；
图6是本申请棱镜组件一实施例的第二固定板的结构示意图；
图7是本申请棱镜组件一实施例的基座的结构示意图；
图8是本申请棱镜组件一实施例的盖板的结构示意图；
图9是本申请棱镜组件一实施例的光路走向的结构示意图；
图10是本申请棱镜组件一实施例的模拟分析结果的结构示意图；
图11是本申请投影设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
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、完整地描述，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，本领域普通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，均属于本申请保护的范围。
参见图1、图2和图3，本申请实施例提供一种棱镜组件100，该棱镜组件100包括：棱镜10、第一固定机构20、第二固定机构40、基座60、盖板70、第一侧板80以及第二侧板81。
继续参阅图1、图2和图3，棱镜10可以是石英玻璃、碱金属卤化物晶体或者光学玻璃等制成。棱镜10可以是一体成型或者多个拼合而成。棱镜10为对称结构，其中至少包括第一棱镜面11和第二棱镜面12，第一棱镜面11可以是光线的入射面，第二棱镜面12可以是光线的入射面，也即该棱镜至少包括两个光线入射面。当然棱镜10还可以包括第三棱镜面或者第四棱镜面(图未示出)例如出射面等，具体在此不作限定。本申请中的术语“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至少一个该特征。第一棱镜面11和第二棱镜面12相对第一剖面A对称。第一固定机构20与第一棱镜面11对应设置，可以理解，第一固定机构20设置在第一棱镜面11的相对侧。第一固定机构20用于安装第一DMD芯片30，安装方式可以是粘合固定或者固定件固定等。第一DMD芯片30能够接收来自第一棱镜面11的光线并将该光线进行调制以形成图像光反射至棱镜10中。第二固定机构40与第二棱镜面12对应设置，可以理解，第二固定机构40设置在第二棱镜面12的相对侧。第二固定机构40用于安装第二DMD芯片50，安装方式可以是粘合固定或者固定件固定等。第二DMD芯片50能够接收来自第二棱镜面12的光线并将该光线进行调制以形成图像光反射至棱镜10中，可以理解，第一DMD芯片30和第二DMD芯片50在接收到光线(未带图像信号)后，该光线经过第一DMD芯片30和第二DMD芯片50调制后会形成图像光(带有图像信号)，图像光再反射至棱镜10中沿同一个方向投射出去，以使得图像光重合形成图像。由于棱镜组件100中光线传输对精度要求高，第一固定机构20和第二固定机构40的材质可以相同，例如使用SUS430材质，当然也可以是其它金属或者金属合金等材质，只要能提供稳定的结构即可。其中，第一DMD芯片30和第二DMD芯片50关于第一剖面A对称，第一DMD芯片30和第二DMD芯片50结构和类型可以相同。可以理解，由于第一棱镜面11和第二棱镜面12相对第一剖面A对称，第一DMD芯片30至第一棱镜面11的距离等于第二DMD芯片50至第二棱镜面12的距离。因此，当第一DMD芯片30和第二DMD芯片50因长时间工作引起发热或者受到外力推动时，第一DMD芯片30和第二DMD芯片50发生的相对偏移位移相等，从而使得第一DMD芯片30和第二DMD芯片50从棱镜10投射出去的图像仍然重合。
通过在对称结构的棱镜10的第一棱镜面11设置第一固定机构20，在对称结构的棱镜10的第二棱镜面12设置第二固定机构40，并在第一固定机构20和第二固定机构40上分别设置第一DMD芯片30和第二DMD芯片50，使得第一DMD芯片30和第二DMD芯片50关于第一剖面A对称，从而能够使得温度或者外力引起第一DMD芯片和第二DMD芯片相对偏移位移相等，降低了第一DMD芯片30和第二DMD芯片50之间投射的图像光发生偏移导致图像错位的概率，进而提升棱镜组件100在长时间的使用过程中投射图像的稳定性。
可选地，参阅图1和图9，棱镜10可以由6块小棱镜拼合而成，可相应包括4个三角棱镜和两个四角棱镜，上述多个小棱镜拼合构成关于第一剖面A的对称结构。其中，第一棱镜面11可为其中一个三角棱镜的侧面，第二棱镜面12可为其中另一个三角棱镜的侧面，两个四角棱镜构成90度的角度，也即未与三角棱镜接触且远离三角棱镜的两个四角棱镜的角度分别为45度，且第一DMD芯片30和第二DMD芯片50相互垂直，也即第一DMD芯片30和第二DMD芯片50关于直角对称，从而降低DMD芯片安装调试的难度。可以理解，入射光线经过分光片94分成两路分别通过三角棱镜进入第一DMD芯片30和第二DMD芯片50，再由第一DMD芯片30和第二DMD芯片50反射至四角棱镜，最后通过同一个四角棱镜射出。当然在其它实施例中，第一DMD芯片30和第二DMD芯片50也可以不是直角对称，例如可以是60度、120度或者145度等角度的对称，具体在此不限定。
参阅图2和图3，棱镜组件100还可包括基座60和盖板70。基座60和盖板70的材质可以相同，例如使用SUS430材质，当然也可以是其它金属或者金属合金等材质。棱镜10设置在基座60上，例如可以是粘接等方式固定在基座60。盖板70与基座60相对设置从而盖设棱镜10。当然在基座60和盖板70上可分别进行挖空处理，例如分别对应挖出3个孔，以减轻整个棱镜组件100的重量，降低材料的使用成本，并且方便棱镜组件100的热量散出。第一固定机构20分别连接基座60和盖板70，第二固定机构40分别连接基座60和盖板70，第一固定机构20与第二固定机构40相邻。通过上述方式，可以对基座60和盖板70形成稳定的支撑，使得棱镜组件100的结构更加稳定。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置在……上”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是机械连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
继续参阅图3，第一固定机构20可包括第一固定板21、第一安装板22以及第一固定件23。第一固定件23连接第一固定板21和第一安装板22。第一固定板21连接基座60和盖板70，连接方式可以是使用固定件(图未示出)、粘接或者卡接等。第一安装板22用于安装第一DMD芯片30。第一安装板22的中心可设有凹陷部用于容置第一DMD芯片30，从而可以避免第一DMD芯片30突出第一安装板22，有效减小了棱镜组件100的体积。第二固定机构40可包括第二固定板41、第二安装板42以及第二固定件43。第二固定件43连接第二固定板41和第二安装板42，第二固定板41连接基座60和盖板70，连接方式可以是使用固定件(图未示出)、粘接或者卡接等。第二安装板42用于安装第二DMD芯片50。第二安装板42的中心同样可设有凹陷部用于容置第二DMD芯片50，从而可以避免第二DMD芯片50突出第二安装板42，有效减小了棱镜组件100的体积。通过将第一DMD芯片30设置在第一安装板22上，将第二DMD芯片设置在第二安装板42上，再通过第一固定板21和第二固定板41连接到基座60和盖板70上，从而增加了棱镜10至第一DMD芯片30和第二DMD芯片之间的距离，有利于光线的传输，并降低DMD芯片温度直接接触棱镜10对棱镜10造成影响。
可选地，第一固定板21和第二固定板41厚度可相同，第一安装板22和第二安装板42的厚度相同，由于其材质和厚度都相同，从而确保外力或者温度发生变化时，安装板和固定板对DMD芯片的相对位移变化量相等。第一固定板21与第一安装板22之间留有第一空隙，第二固定板41与第二安装板42之间留有第二空隙。例如可以在第一固定板21与第一安装板22之间粘接多个隔片(图未示出)，在第二固定板41与第二安装板42之间粘接多个隔片(图未示出)。第一空隙与第二空隙宽度相等，宽度可以是1毫米、1.5毫米或者2毫米等。第一DMD芯片30至第一棱镜面11的距离与第二DMD芯片50至第二棱镜面12的距离相等。通过上述方式，隔开了第一固定板21和第一安装板22、第二固定板41和第二安装板42，从而减少DMD芯片上的热量直接传导至棱镜10或者基座60或者盖板70上。
在一些实施例中，一并参阅图4和图5，第一固定板21可设有第一固定孔211，第一固定孔211可以是相对设置在第一固定板21的两端，其数量可以是4个或者6个等。第一安装板22可设有第二固定孔221，第二固定孔221可为阶梯状。第二固定孔221和第一固定孔211位置和数量对应相同。第一固定件23可包括第一固定杆231和第一套环232，第一固定杆231可以是销钉，销钉上还设有垫片，第一套环232可以是玻璃环等。第一固定杆231穿设第一固定孔211和第二固定孔221，第一套环232套入第一固定杆231且容置在阶梯状的第二固定孔221内，从而可以使得第一套环232与第一安装板22的表面平齐，也即第一套环232可隐藏至第一安装板22的表面，因而可以有效减少第一固定机构20的体积。其中，第二固定孔221的孔径等于第一固定杆231的直径。第一套环232表面设有第一点胶区，第一点胶区用于填充固化胶以将第一固定件23、第一固定板21和第一安装板22固定，例如可以是自然固化胶或者环氧树脂等，当然还可相应在第一固定杆231或者第一安装板22上设置第一点胶区，具体在此不作限定，只要能够进一步实现粘合固定即可。可以理解，通过第一固定杆231和第一套环232连接好第一固定板21和第一安装板22，最后在通过固化胶进行粘合，从而可以使得第一固定件23、第一固定板21和第一安装板22之间牢牢的固定在一起。当然，第一固定杆231的表面还可以设置滚花结构，从而进一步增强粘接的强度。
可选地，一并参阅图6，第二固定板41可设有第三固定孔411，第三固定孔411可以是相对设置在第二固定板41的两端，其数量可以是4个或者6个等。第二安装板42设有第四固定孔421，第四固定孔421可为阶梯状，第四固定孔421和第三固定孔411位置和数量对应相同。第二固定件43可包括第二固定杆431和第二套环432，第二固定杆431可以是销钉，销钉上还设有垫片，第二套环432可以是玻璃环等。第二固定杆431穿设第三固定孔411和第四固定孔421，第二套环432套入第二固定杆431且容置在阶梯状的第四固定孔内，从而可以使得第二套环432与第二安装板42的表面平齐，也即第二套环432可隐藏至第二安装板42的表面，因而可以有效减少第二固定机构40的体积。其中，第四固定孔421的孔径大于第二固定杆431的直径以使第二安装板42相对第二固定板41的位置可调。第二套环432表面设有第二点胶区，第二点胶区用于填充固化胶以将第二固定件43、第二固定板41和第二安装板42固定，例如可以是自然固化胶或者环氧树脂等。当然还可相应在第二固定杆431或者第二安装板42上设置第二点胶区，具体在此不作限定，只要能够进一步实现粘合固定即可。可以理解，通过第二固定杆431和第二套环432连接好第二固定板41和第二安装板42，最后在通过固化胶进行粘合，从而可以使得第二固定件43、第二固定板41和第二安装板42之间牢牢的固定在一起。当然，第二固定杆431的表面还可以设置滚花结构，从而进一步增强粘接的强度。通过使得第一固定机构20和第二固定机构40的具体固定方式完全相同，从而确保两者的一致性，以使得外力或者温度对第一固定机构20和第二固定机构40产生的影响相同，最终产生的偏移位移也相同。
可选地，继续参与图4、图5和图6，基座60和盖板70对应第一固定板21的侧面可分别设有第一定位孔61和第二定位孔71，其数量可以都是1个、2个或者3个。基座60和盖板70对应第二固定板41的侧面分别设有第三定位孔62和第四定位孔72，其数量可以都是1个、2个或者3个。第一固定板21设有第五定位孔212，第五定位孔212数量可以是3个或者4个等，第五定位孔212位于相邻第一固定孔211之间。第二固定板41设有第六定位孔412，第六定位孔412数量可以是3个或者4个等，第六定位孔412位于相邻第三固定孔411之间，第一长导向柱90穿设第五定位孔212至第一定位孔61和第二定位孔71以定位第一固定板21于基座60和盖板70上。第二长导向柱92穿设第六定位孔412至第三定位孔62和第四定位孔72以定位第二固定板41于基座60和盖板70上。可以理解，在安装时，通过定位孔与导向杆的安装方式可以满足DMD芯片的高精度定位要求，避免安装出现误差，同时通过上述方式安装不受棱镜10侧面结构的限制，进而提升安装效率。
可选地，参阅图5、图6、图7和图8，基座60朝向盖板70的一侧可设有第一粘接区63，第一粘接区63的数量可以是多个间隔排布，数量可以是6个、7个、8个或者10个等，具体在此不作限制。盖板70朝向基座60的一侧可设有第二粘接区73，第二粘接区73的数量可以是多个间隔排布，数量可以是6个、7个、8个或者10个等，具体在此不作限制。第一固定板21背离第一安装板22的一侧设有第三粘接区213。第一固定板21中心可设有类似矩形的大通孔以用于容置第一安装板22的中心部，第三粘接区213可位于第五定位孔212和大通孔之间。第二固定板41背离第二安装板42的一侧设有第四粘接区413，第二固定板41中心也可设有类似矩形的大通孔以用于容置第二安装板42的中心部，第四粘接区413可位于第六定位孔412和大通孔之间。第一粘接区63、第二粘接区73、第三粘接区213和第四粘接区413用于放置胶质材料以粘接棱镜10，例如可以是环氧树脂或者UV胶等。通过上述方式可以从多个角度牢牢地将棱镜10固定住，降低棱镜10发生松动的风险。
在一些实施例中，参阅图2、图3和图4，棱镜组件100还可包括第一侧板80和第二侧板81。第一侧板80和第二侧板81的中心开设有大通孔(图未示出)从而可以使得棱镜10中的光线投射出去。第一侧板80连接基座60和盖板70，且与第一固定机构20相对设置，第二侧板81连接基座60和盖板70，且与第二固定机构40相对设置。第一侧板80和第二侧板81可以通过紧固件(例如螺栓或者螺钉等)穿设至基座60和盖板70侧壁的孔内以形成固定连接。通过第一侧板80和第二侧板81进一步对基座60和盖板70形成支撑，避免基座60和盖板70压坏棱镜10。其中，基座60、盖板70、第一固定板21、第二固定板41、第一侧板80和第二侧板81围设成一个稳定的中空结构，该中空结构留有用以容置棱镜10的空间，且朝向空间一侧的内表面涂有消光漆或者进行发黑处理以消除棱镜射出的杂光，进而提升棱镜10投射出去的图像对比度。
可选地，第一侧板80与棱镜10可保持平行且留有第三空隙，第二侧板81与棱镜10保持平行且留有第四空隙，通过上述方式，第一侧板80和第二侧板81能够确保第一侧板80和第二侧板81挡住杂光进出，另一方面可以避免温度升高时，第一侧板80和第二侧板81受热膨胀导致挤压损坏棱镜10。
可选地，在基座60、盖板70、第一侧板80和第二侧板81的缝隙处还可粘贴窄薄胶条以形成密封，从而避免粘胶时胶水渗入棱镜10，同时减少后期灰尘进入棱镜10的空间中。当然在第一DMD芯片30和第二DMD芯片50背后还可设有散热器(图未示出)，散热器由铝制热沉、导热管与铜制散热片组成，铝制热沉与第一DMD芯片30和第二DMD芯片50背面接触，并在接触面设置导热垫(图未示出)，传递到热沉上的热量由导热管导出到铜制散热片散去。
参阅图10，在模拟实验下(例如在ansys软件中)得到第一DMD芯片30相对第一棱镜面11的偏移位移，第二DMD芯片50相对第二棱镜面12的位移，以世界坐标系为参考示例，其中图10中的棱镜组件100省去了第一固定机构20和第二固定机构40，a1可表示沿Y轴方向的位移，b1可表示沿X轴方向的位移，c1可表示沿Z轴方向的位移，图中的圆心可表示垂直纸面的方向，由于第一芯片30和第二芯片50关于第一剖面A对称，相应地，a2可表示沿X轴方向的位移，b2可表示沿Y轴方向的位移，c2可表示沿Z轴方向的位移。其中，a1的位移值等于a2的位移值，b1的位移值等于b2的位移值，c1的位移值等于c2的位移值，也即，第一DMD芯片30与第二DMD芯片50的偏移位移相同。因此第一DMD芯片30与第二DMD芯片50的因热变形与棱镜10的第一棱镜面11和第二棱镜面12产生的相对移动导致两DMD芯片所投射出来的图像产生的偏移方向是一致的，且偏移位移保持同步，从而能够有效保证环境温度发生变化仍可保持第一DMD芯片30与第二DMD芯片50投影图像的稳定重合，降低图像错位的风险。
参阅图11，本申请还提供一种投影设备200，该投影设备200包括机壳210以及与机壳210连接的如上述实施例所述的棱镜组件100，棱镜组件100设置在机壳210内。关于棱镜组件100的具体内容可参照上述实施例的描述，在此不再赘述。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
