CN117706851B - 一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎 - Google Patents

Abstract

一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎，属于投影显示技术领域，解决了现有的基于双数字微镜器件设计的投影光学引擎容易造成关态光束进入投影光学系统形成杂光，降低图像对比度的问题。所述光学引擎包括：投影光学系统，用于给照明入射光束加载图像信息的第一数字微镜器件和第二数字微镜器件；第一内全反射棱镜和第二内全反射棱镜，用于增大照明轴与投影轴间夹角，且隔离数字微镜器件的微镜开态、关态光束；第一照明光学系统和第二照明光学系统，光轴与内全反射棱镜入射面中心法线共线，且提高数字微镜器件照明均匀性。本发明适用于投影显示领域。

Description

一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎

技术领域

本发明属于投影显示技术领域，具体涉及一种投影光学引擎。

背景技术

在投影显示设备中，投影帧频、位深、分辨率、工作波段等重要参数主要由景象生成器件决定。

现有的可见光景象生成器件主要包括硅基液晶、液晶显示器等，红外景象生成器件主要包括电阻阵列、红外硅基液晶等。除以上这些外，数字微镜器件作为一种反射式的景象生成器件，只要更改适合的窗口玻璃材料，就可以将其用于任意波段的投影显示，因此在影音娱乐、数字光刻、光学半实物仿真等多领域均应用广泛。

数字微镜器件通过脉宽调制技术实现对灰度图像的投影显示，通常只能以200fps的帧频投影8-bit位深的灰度图像，为了突破帧频与位深间的制约关系，采用双数字微镜器件进行联合空间光调制的技术也应运而生。

现有的基于双数字微镜器件设计的投影光学引擎，为了降低设计难度，一般会直接照明数字微镜器件靶面并利用空间立体式布局避免不同光路间的干扰，但是这种光学结构的缺点十分明显，为了避免照明系统和投影系统间的干涉，两者必须拥有超长的后工作距离，导致投影光学引擎的集成度显著降低，采用空间立体式布局的方式也极大增加了光机系统的装调难度。

此外，由于数字微镜器件的微镜开态、关态光束间夹角没有被进一步增大，也容易造成关态光束进入投影光学系统形成杂光，降低图像对比度。

发明内容

本发明提出一种双内全反射棱镜分光的光路共口径投影光学引擎，其目的是解决现有的基于双数字微镜器件设计的投影光学引擎，两者必须拥有超长的后工作距离，导致投影光学引擎的集成度显著降低，采用空间立体式布局的方式也极大增加了光机系统的装调难度，并且由于数字微镜器件的微镜开态、关态光束间夹角没有被进一步增大，也容易造成关态光束进入投影光学系统形成杂光，降低图像对比度的问题。

本发明提出的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎包括：第一光束传播系统、第二光束传播系统、挡光板和投影光学系统；

所述第一光束传播系统包括：第一照明光学系统、第一内全反射棱镜和第一数字微镜器件；所述第二光束传播系统包括：第二照明光学系统、第二内全反射棱镜和第二数字微镜器件；所述投影光学系统包括：合束棱镜和共口径装置；

所述第一照明光学系统用于产生并发射第一光束，射入所述第一内全反射棱镜；

所述第一内全反射棱镜用于将所述第一光束射入所述第一数字微镜器件；

所述第一数字微镜器件用于加载所述第一光束的图像信息，输出第一开态光和第一关态光；

所述第二照明光学系统用于产生并发射第二光束，射入所述第二内全反射棱镜；

所述第二内全反射棱镜用于将所述第二光束射入所述第二数字微镜器件；

所述第二数字微镜器件用于加载所述第二光束的图像信息，输出第二开态光和第二关态光；

所述合束棱镜用于将所述第一开态光和第二开态光进行合束获得合束光；

所述共口径装置用于将所述合束光进行投影；

所述挡光板用于接收所述第一关态光和第二关态光。

进一步地，提供优选方案：所述第一照明光学系统的光轴与所述第一内全反射棱镜的入射面中心法线共线；所述第二照明光学系统的光轴与所述第二内全反射棱镜的入射面中心法线共线。

进一步地，提供优选方案：所述第一内全反射棱镜和第二内全反射棱镜分别包括两片消杂光挡板，用于拦截杂散光。

进一步地，提供优选方案：所述共口径装置包括球面透镜组，所述球面透镜组包括七个球面透镜，分别为：第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第三正透镜、第二负透镜、第四正透镜、第三负透镜，并沿光路方向依次设置。

进一步地，提供优选方案：所述第一正透镜为弯月正透镜、第一负透镜为双凹负透镜、第二正透镜为双凸正透镜、第三正透镜为双凸正透镜、第二负透镜为弯月负透镜、第四正透镜为双凸正透镜、第三负透镜为双凹负透镜。

进一步地，提供优选方案：所述第一照明光学系统包括：第一准直非球面双凸透镜、第一准直非球面双凸透镜圆光阑、第一双排复眼透镜阵列方光阑、第一双排复眼透镜阵列、第一平凸透镜和第一平凸透镜光阑，并依次沿光路设置；所述第二照明光学系统包括：第二准直非球面双凸透镜、第二准直非球面双凸透镜圆光阑、第二双排复眼透镜阵列方光阑、第二双排复眼透镜阵列、第二平凸透镜和第二平凸透镜光阑，并依次沿光路设置。

进一步地，提供优选方案：所述第一准直非球面双凸透镜和所述第二准直非球面双凸透镜，用于收集光束并将光束准直为平行光，所述第一双排复眼透镜阵列和所述第二双排复眼透镜阵列，用于将平行光进行整形及匀化。

进一步地，提供优选方案：所述第一双排复眼透镜阵列和所述第一双排复眼透镜阵列方光阑，绕所述第一照明光学系统的光轴旋转45°；所述第二双排复眼透镜阵列和所述第二双排复眼透镜阵列方光阑，绕所述第二照明光学系统的光轴旋转45°。

进一步地，提供优选方案：所述第一照明光学系统和所述第一内全反射棱镜，绕所述第一数字微镜器件的靶面几何中心法线旋转45°；所述第二照明光学系统和所述第二内全反射棱镜，绕所述第二数字微镜器件的靶面几何中心法线旋转45°。

进一步地，提供优选方案：所述光学引擎的工作波段为440 nm至656 nm，视场角为9.2°×6.9°。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明采用双光路共口径光学结构完成了投影光学引擎的设计，每一个光路都由内全反射棱镜分离照明光路与投影光路，可显著缩短照明和投影的后工作距离，提高光学引擎的集成度。

此外，内全反射棱镜还可以保证数字微镜器件的微镜开态光束进入投影光学系统而关态光束远离投影光学系统，从而有效提高投影图像对比度。

该投影光学引擎可用于支撑两数字微镜器件的调制层在投影出瞳处光学性地叠加，从而为双数字微镜的联合调制提供可靠保证。

鉴于数字微镜器件的反射式工作特性，只要更换窗口玻璃材料就可将其用于任意波段的空间光调制，因此本发明所提出的基于双内全反射棱镜的双光路共口径光学结构也适用于任何工作波段的投影显示。

附图说明

图1为实施方式一所述的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎的原理示意图，其中，10为投影光学系统，11为共口径装置；12为合束棱镜，20为第一数字微镜器件，30为第二数字微镜器件，40为第一内全反射棱镜，50为第二内全反射棱镜，60为第一照明光学系统，70为第二照明光学系统；

图2为实施方式一所述的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎示意图，其中，111为第一正透镜，112为第一负透镜，113为第二正透镜，114为第三正透镜，115为第二负透镜，116为第四正透镜，117为第三负透镜，401为第一挡光板，501为第二挡光板，601为第一发光二极管光源，602为第一非球面双凸透镜，603为第一非球双凸透镜圆光阑，604为第一双排复眼透镜阵列方形光阑，605为第一双排复眼透镜阵列，606为第一平凸透镜，701为第二发光二极管光源，702为第二非球面双凸透镜，703为第二非球双凸透镜圆光阑，704为第二双排复眼透镜阵列方形光阑，705为第二双排复眼透镜阵列，706为第二平凸透镜；

图3为实施方式一所述的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎布局示意图；

图4为实施方式一所述的一种基于双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎的投影光路图；

图5为实施方式一所述的一种基于双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎的照明光路图；

图6为实施方式一所述的一种基于双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎的照明光学系统照度均匀性；

图7为实施方式一所述的一种基于双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎的畸变曲线；

图8为实施方式一所述的一种基于双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎的光学传递函数曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

实施方式一

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8说明本实施方式。

本实施方式所述的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎包括：第一光束传播系统、第二光束传播系统、挡光板和投影光学系统；

所述第一光束传播系统包括：第一照明光学系统、第一内全反射棱镜和第一数字微镜器件；所述第二光束传播系统包括：第二照明光学系统、第二内全反射棱镜和第二数字微镜器件；所述投影光学系统包括：合束棱镜和共口径装置；

所述第一照明光学系统用于产生并发射第一光束，射入所述第一内全反射棱镜；

所述第一内全反射棱镜用于将所述第一光束射入所述第一数字微镜器件；

所述第一数字微镜器件用于加载所述第一光束的图像信息，输出第一开态光和第一关态光；

所述第二照明光学系统用于产生并发射第二光束，射入所述第二内全反射棱镜；

所述第二内全反射棱镜用于将所述第二光束射入所述第二数字微镜器件；

所述第二数字微镜器件用于加载所述第二光束的图像信息，输出第二开态光和第二关态光；

所述合束棱镜用于将所述第一开态光和第二开态光进行合束获得合束光；

所述共口径装置用于将所述合束光进行投影；

所述挡光板用于接收所述第一关态光和第二关态光。

具体地：

所述第一照明光学系统的光轴与所述第一内全反射棱镜的入射面中心法线共线；所述第二照明光学系统的光轴与所述第二内全反射棱镜的入射面中心法线共线。

以投影光学系统的光轴为主光轴，第一数字微镜器件的靶面几何中心法线与投影光轴共线，第二数字微镜器件的靶面几何中心法线与投影光轴垂直；

所述第一照明光学系统的光轴垂直于第一内全反射棱镜入射面，且经第一内全反射棱镜折转后的照明光学系统光轴与第一数字微镜器件的靶面几何中心法线夹角为24°，第二照明光学系统、第二内全反射棱镜、第二数字微镜器件具有相同的空间位置关系。

所述第一内全反射棱镜和第二内全反射棱镜分别包括两片消杂光挡板，用于拦截杂散光；

所述共口径装置包括球面透镜组，所述球面透镜组包括七个球面透镜，分别为：第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第三正透镜、第二负透镜、第四正透镜、第三负透镜，并沿光路方向依次设置。

其中第一正透镜与第一负透镜组合成第一双胶合透镜，第三正透镜和第二负透镜组合为第二双胶合透镜，第四正透镜和第三负透镜组合为第三双胶合透镜。

所述第一正透镜为弯月正透镜、第一负透镜为双凹负透镜、第二正透镜为双凸正透镜、第三正透镜为双凸正透镜、第二负透镜为弯月负透镜、第四正透镜为双凸正透镜、第三负透镜为双凹负透镜。

所述第一照明光学系统包括：第一准直非球面双凸透镜、第一准直非球面双凸透镜圆光阑、第一双排复眼透镜阵列方光阑、第一双排复眼透镜阵列、第一平凸透镜和第一平凸透镜光阑，并依次沿光路设置；所述第二照明光学系统包括：第二准直非球面双凸透镜、第二准直非球面双凸透镜圆光阑、第二双排复眼透镜阵列方光阑、第二双排复眼透镜阵列、第二平凸透镜和第二平凸透镜光阑，并依次沿光路设置。

所述第一准直非球面双凸透镜和所述第二准直非球面双凸透镜，用于收集光束并将光束准直为平行光，所述第一双排复眼透镜阵列和所述第二双排复眼透镜阵列，用于将平行光进行整形及匀化。

准直非球面双凸透镜、双排复眼透镜阵列、平凸透镜构成Kohler照明光学结构。

所述第一双排复眼透镜阵列和所述第一双排复眼透镜阵列方光阑，绕所述第一照明光学系统的光轴旋转45°；所述第二双排复眼透镜阵列和所述第二双排复眼透镜阵列方光阑，绕所述第二照明光学系统的光轴旋转45°，以保证入射至数字微镜器件的矩形光斑与数字微镜器件的靶面重合。

所述第一照明光学系统和所述第一内全反射棱镜，绕所述第一数字微镜器件的靶面几何中心法线旋转45°，以保证第一照明光学系统的光轴与第一数字微镜器件的靶面几何中心法线共同位于垂直于第一数字微镜器件靶面对角线的平面内；所述第二照明光学系统和所述第二内全反射棱镜，绕所述第二数字微镜器件的靶面几何中心法线旋转45°，以保证第二照明光学系统的光轴与第二数字微镜器件的靶面几何中心法线共同位于垂直于第二数字微镜器件靶面对角线的平面内。

本实施方式所述的光学引擎的工作波段为440 nm至656 nm，视场角为9.2°×6.9°。

本实施方式提供了一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎，尤其可用于双数字微镜器件投影显示设备中，其技术原理在于，该光学引擎为基于双内全反射棱镜设计的双光路共口径投影光学引擎，包括投影光学系统、第一数字微镜器件和第二数字微镜器件、第一照明光学系统和第二照明光学系统、第一内全反射棱镜和第二内全反射棱镜，且内全反射棱镜包括两片用于拦截杂散光的消杂光挡板，投影光学系统包括用于对两路加载图像信息后的光束进行合束的立方棱镜及含有七个球面透镜的共口径部分。

具体地：本实施方式所述的数字微镜器件是由微反射镜阵列构成的，当光入射至某个处于开态的微反射镜上时，出射光束对应的就是开态光，当光束入射至某个关态的微反射镜时，出射光束对应的就是关态光，这个过程就是所谓的空间光调制，也可以理解成给入射光加载图像信息；经过数字微镜器件的空间光调制，出射光还要再次进入内全反射棱镜，出射光里面的开态光会进入合束棱镜，出射光里面的关态光会被挡光板拦截。

所述球面透镜组通过七个球面透镜，合理地分配光焦度，完成了整个投影光学系统的像差校正。

首先，可用于支撑两数字微镜器件的调制层在投影出瞳处光学性地叠加，从而为双数字微镜的联合空间光调制提供可靠保证；其次，每一个光路都由内全反射棱镜分离照明光路与投影光路，可显著缩短照明和投影的后工作距离，提高光学引擎的集成度；再次，内全反射棱镜还可以保证数字微镜器件的微镜开态光束进入投影光学系统而关态光束远离投影光学系统，从而有效提高投影图像对比度。鉴于数字微镜器件的反射式工作特性，只要更换窗口玻璃材料就可将其用于任意波段的空间光调制，因此本实施方式所提出的基于双内全反射棱镜的双光路共口径光学结构也适用于任何工作波段的投影显示。

如图1所示，该基于双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎包括：投影光学系统10、第一数字微镜器件20和第二数字微镜器件30、第一内全反射棱镜40和第二内全反射棱镜50、第一照明光学系统60和第二光学系统70，其中，内全反射棱镜包括挡光板。第一数字微镜器件20和第二数字微镜器件30需具有相同型号，而且要被执行同步控制和配准操作，从而保证两数字微镜的投影图像能够在投影出瞳处叠加。具体实现时，第一照明光学系统60和第二照明系统70的入射光束，分别经第一内全反射棱镜40和第二内全反射棱镜50入射至第一数字微镜器件20靶面和第二数字微镜器件30靶面，在本实施方式中，靶面即为数字微镜器件的感光面。第一数字微镜器件20和第二数字微镜器件30分别对入射光束进行空间光调制，第一数字微镜器件20调制后的微镜开态光束被合束棱镜12透射，第二数字微镜器件30调制后的微镜开态光束被合束棱镜12反射，合束后的光束进入投影光学系统10的共口径装置11。

如图2所示，投影光学系统10的共口径装置11包含透镜111—透镜117，共7片透镜，所有透镜光学表面均为球面；合束棱镜12可用于将第一数字微镜20的开态光束以及第二数字微镜30的开态光合束至共口径装置11；第一内全反射棱镜40可以保证第一数字微镜20的开态光束能入射至合束棱镜12的透射表面，且关态光束入射至挡光板401；同理，第二内全反射棱镜50可以保证第一数字微镜30的开态光束能入射至合束棱镜12的反射表面，且关态光束入射至挡光板501；挡光板一般应覆盖有吸收杂散光的涂层，保证入射至其表面的光束无法进入投影光学系统10形成杂散光；内全反射棱镜40和内全反射棱镜50可以将照明光学系统60和照明光学系统70的光轴相对于投影光学系统10的光轴分开一个更大的角度，使得照明光学系统和投影光学系统即使后工作距离较短，也能避免光机结构件间的干涉，可有效提高投影光学引擎的集成度；照明光学系统的出瞳被设置在数字微镜器件的靶面上，而且与投影光学习系统的入瞳重合；照明光学系统70连同内全反射棱镜50共同绕数字微镜30的几何中心法线旋转45°，保证照明光束可以沿着垂直于数字微镜器件30对角线的平面内入射，而且双排复眼透镜705连同其矩形光阑704要绕照明光学系统70光轴旋转45°，保证入射至数字微镜器件30的矩形光斑能与数字微镜器件30的靶面重合；同理，照明光学系统60连同内全反射棱镜40共同绕数字微镜20的几何中心法线旋转45°，而且双排复眼透镜605连同其矩形光阑604要绕照明光学系统60光轴旋转45°。

如图3所示，在实际应用中，以投影光学系统10光轴为主光轴，主光轴、合束棱镜12合束面法线、第一数字微镜器件20的靶面几何中心法线、第二数字微镜器件30的靶面几何中心法线四者共面；合束棱镜12的合束面与主光轴夹角为45°，则第一数字微镜器件20的靶面几何中心法线与主光轴共线，而第二数字微镜器件30的靶面几何中心法线与主光轴垂直；第一照明光学系统60光轴垂直于第一内全反射棱镜入射面，与竖直方向夹角为8.3°，为保证入射至第一内全反射棱镜30全反射面的光束能够发生全发射，则照明系统60光轴与第一内全反射棱镜50全反射面法线夹角应大于临界角；同理，第二照明光学系统70光轴垂直于第二内全反射棱镜入射面，与水平方向夹角为8.3°，照明系统70光轴与第二内全反射棱镜50全反射面法线夹角大于临界角；数字微镜器件的微镜可绕对角线翻转±12°，为保证翻转+12°时的开态光束可以沿着数字微镜器件的靶面几何中心法线出射，经过内全反射棱镜折转后的照明光学系统光轴与数字微镜器件的靶面几何中心法线夹角为24°。本实施方式所述的布局方式可被移植应用于任何波段的投影光学引擎设计。

参看图2及图4，在本实施方式的投影光学系统10中，共口径装置11，从左向右沿着投影光学系统光轴依次设置第一正透镜111、第一负透镜112、第二正透镜113、第三正透镜114、第二负透镜115、第四正透镜116、第三负透镜117，所有透镜表面全为球面。

其中，第一正透镜111为弯月透镜，可为H-ZBAF20材料制成的球面镜；第一负透镜112为双凹透镜，可为H-LAF4材料制成的球面镜；第二正透镜113为双凸透镜，可为H-ZF6材料制成的球面镜；第三正透镜114为双凸透镜，可为H-FK61材料制成的球面镜；第二负透镜115为弯月透镜，可为H-ZF1材料制成的球面镜；第四正透镜116为双凸透镜，可为H-FK61材料制成的球面镜；第三负透镜117为双凹透镜，可为H-ZF4材料制成的球面镜。

此外，第一正透镜111与第一负透镜112组合成第一双胶合透镜，第三正透镜114和第二负透镜115组合为第二双胶合透镜，第四正透镜116和第三负透镜117组合为第三双胶合透镜。合束棱镜12是由N-BK7材料制成的尺寸为50.8 mm×50.8 mm×50.8 mm的立方体。

关于投影光学系统中光学元件的具体参数见表1所示。

表1 投影光学系统中光学元件的具体参数

投影光学系统10在优化过程中，除共口径装置11，还包括合束棱镜12、被展开成平行平板的两个内全反射棱镜以及两数字微镜器件的窗口玻璃，各部分应作为一个整体共同进行优化设计。由于合束棱镜12的尺寸和材料、内全反射棱镜展开的平行平板的尺寸和材料以及数字微镜器件的窗口玻璃尺寸和材料都已经确定，所以只能通过合理分配共口径部分11各透镜的参数以及各光学元件间的空气间隔来平衡投影光学系统10的像差。此外，经合束棱镜12合束后的加载有图像信息的光束还会被共口径装置11准直，最终以平行光出射。

如图2所示，在本实施方式中，第一照明光学系统60，包括沿光轴从光束传播方向依次布置的第一发光二极管光源601、第一非球面双凸透镜602、第一非球双凸透镜圆光阑603、第一双排复眼透镜阵列方形光阑604、第一双排复眼透镜阵列605以及第一平凸透镜606。其中，第一发光二极管光源601的有效辐射尺寸直径为3.5 mm，光束发散角为125°；双排复眼透镜阵列605由两个B270材料制成的单排复眼透镜阵列背靠背组合而成，子透镜尺寸为3 mm×4 mm，子透镜焦距为38.1 mm。

如图5所示，所述第一照明光学系统60在光学设计时，第一内全反射棱镜40被展开成一个平行平板，并作为照明光学系统的一部分；第一非球面双凸透镜602用于收集第一发光二极管光源601出射的光束并将其准直为平行光，第一双排复眼透镜阵列605用于将入射的平行光进行整形及匀化；第一非球面双凸透镜602、第一双排复眼透镜阵列605、第一平凸透镜606以及由第一内全反射棱镜40展开的平行平板四者共同构成Kohler照明光学结构，源于发光二极管光源601的光束最终以平行光入射至第一数字微镜器件20靶面，并形成与靶面相匹配的矩形光斑。第一非球双凸透镜圆光阑603、第一双排复眼透镜阵列方形光阑604等光阑的作用是限制照明光束范围，提高照明均匀性。第二照明光学系统70与第一照明光学系统60完全相同，上述照明光学系统中光学元件的具体参数见表2。

表2 照明光学系统中光学元件的具体参数

其中，表面S30（S37）的4阶非球面系数为3.4036e-006,6阶非球面系数为6.8363e-009,8阶非球面系数为-1.9656e-011。

如图6所示，数字微镜器件的靶面被分成15×11个区域，仿真分析每个区域的照度值，结果显示基于双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎的照明光学系统的照度平均值为0.0012533 W/mm2，相关的标准差为4.8009E-5，说明照明均匀性良好。

如图7所示，本实施方式所述的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎的畸变少于0.8%，说明投影光学系统的畸变较小。

如图8所示，本实施方式所述的双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎的各视场下的光学调制传递函数曲线在40 C/mm处均大于0.6，说明像差得到良好的校正，成像质量较好。

Claims (5)

1.一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎，其特征在于，包括：第一光束传播系统、第二光束传播系统、挡光板和投影光学系统；

所述第一光束传播系统包括：第一照明光学系统、第一内全反射棱镜和第一数字微镜器件；所述第二光束传播系统包括：第二照明光学系统、第二内全反射棱镜和第二数字微镜器件；所述投影光学系统包括：合束棱镜和共口径装置；

所述第一照明光学系统用于产生并发射第一光束，射入所述第一内全反射棱镜；所述第一照明光学系统包括：第一准直非球面双凸透镜、第一准直非球面双凸透镜圆光阑、第一双排复眼透镜阵列方光阑、第一双排复眼透镜阵列、第一平凸透镜和第一平凸透镜光阑，并依次沿光路设置；

所述第一内全反射棱镜用于将所述第一光束射入所述第一数字微镜器件；

所述第一数字微镜器件用于加载所述第一光束的图像信息，输出第一开态光和第一关态光；

所述第二照明光学系统用于产生并发射第二光束，射入所述第二内全反射棱镜；所述第二照明光学系统包括：第二准直非球面双凸透镜、第二准直非球面双凸透镜圆光阑、第二双排复眼透镜阵列方光阑、第二双排复眼透镜阵列、第二平凸透镜和第二平凸透镜光阑，并依次沿光路设置；所述第一准直非球面双凸透镜和所述第二准直非球面双凸透镜，用于收集光束并将光束准直为平行光，所述第一双排复眼透镜阵列和所述第二双排复眼透镜阵列，用于将平行光进行整形及匀化；所述第一双排复眼透镜阵列和所述第一双排复眼透镜阵列方光阑，绕所述第一照明光学系统的光轴旋转45°；所述第二双排复眼透镜阵列和所述第二双排复眼透镜阵列方光阑，绕所述第二照明光学系统的光轴旋转45°；

所述第二内全反射棱镜用于将所述第二光束射入所述第二数字微镜器件；

所述第二数字微镜器件用于加载所述第二光束的图像信息，输出第二开态光和第二关态光；

所述合束棱镜用于将所述第一开态光和第二开态光进行合束获得合束光；

所述共口径装置用于将所述合束光进行投影；包括球面透镜组，所述球面透镜组包括七个球面透镜，分别为：第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第三正透镜、第二负透镜、第四正透镜、第三负透镜，并沿光路方向依次设置；所述第一正透镜为弯月正透镜、第一负透镜为双凹负透镜、第二正透镜为双凸正透镜、第三正透镜为双凸正透镜、第二负透镜为弯月负透镜、第四正透镜为双凸正透镜、第三负透镜为双凹负透镜

所述挡光板用于接收所述第一关态光和第二关态光。

2.根据权利要求1所述的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎，其特征在于，所述第一照明光学系统的光轴与所述第一内全反射棱镜的入射面中心法线共线；所述第二照明光学系统的光轴与所述第二内全反射棱镜的入射面中心法线共线。

3.根据权利要求1所述的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎，其特征在于，所述第一内全反射棱镜和第二内全反射棱镜分别包括两片消杂光挡板，用于拦截杂散光。

4.根据权利要求1所述的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎，其特征在于，所述第一照明光学系统和所述第一内全反射棱镜，绕所述第一数字微镜器件的靶面几何中心法线旋转45°；所述第二照明光学系统和所述第二内全反射棱镜，绕所述第二数字微镜器件的靶面几何中心法线旋转45°。

5.根据权利要求1所述的一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎，其特征在于，所述光学引擎的工作波段为440nm至656nm，视场角为9.2°×6.9°。