CN114879375B - 分合光装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分合光装置及电子设备，分合光装置包括相互接合的第一和第二棱镜：第一棱镜包括：第一面，供第一波长范围的光线通过；第二面；以及第三面；第二棱镜包括：第四面，供第二波长范围的光线通过；第五面，与第二面彼此贴合，且在第五面与第二面之间镀有第一光学薄膜，第一光学薄膜使第一波长范围的光束通过、第二波长范围的光束反射；以及第六面，供第一和第二波长范围的光线通过，且供第三波长范围的光线反射；第一波长范围的光线能够依序或依反序通过第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面；第二波长范围的光线能够依序或依反序通过第四面、到达第五面、被第一光学薄膜反射、通过第六面；第三波长范围的光线能被第六面反射。

Description

分合光装置及电子设备

技术领域

本发明涉及光学领域，更具体地说，涉及一种分合光装置及电子设备。

背景技术

图1是传统的LCOS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)投影机1的示意图。该投影机1的光源11发出的光线经双色镜12、13分为红、绿、蓝三色光，之后红、绿、蓝三色光分别通过各自对应的偏振分光棱镜14、15、16后，并被反射至对应的LCOS面板17、18、19，LCOS面板17、18、19分别将红、绿、蓝三色光改变极性后，反射回到各自对应的偏振分光棱镜14、15、16，最后经合光棱镜10合成、从投影镜头出射。

图2是图1中合光棱镜10的示意图。如图2所示，合光棱镜10由四个棱镜10a、10b、10c、10d接合而成，这四者的接缝A处会存在孔隙，红、绿蓝三色光在合成时会入射到接缝A上，接缝A会导致成像误差，影响成像品质。

图3是现有技术中的DLP(Digital Light Processing，数字光处理)投影机20的示意图。该投影机20的光源21发出的光线经全反射棱镜22后，经分合光棱镜23分成红、绿、蓝三色光，之后红、绿、蓝三色光分别通过各自对应的数字微镜元件(Digital MicromirrorDevice，DMD)后，反射回到分合光棱镜23，并经合成后从投影镜头24出射。

这种分合光棱镜23由三个棱镜接合而成，这三个棱镜相互错开设置，入射的光线不会经过三者的接缝处，但是其体积和重量过大，无法小型化，会导致投影机20的整体体积过大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中分合光装置的接缝处存在孔隙而影响成像品质、或者体积过大的缺陷，提供一种分合光装置，可避免接缝形成的孔隙。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种分合光装置，包括相互接合的第一棱镜和第二棱镜：所述第一棱镜包括：第一面，供第一波长范围的光线通过；第二面；以及第三面；所述第二棱镜包括：第四面，供第二波长范围的光线通过；第五面，与所述第二面彼此贴合，且在所述第五面与所述第二面之间镀有第一光学薄膜，所述第一光学薄膜使所述第一波长范围的光束通过，使所述第二波长范围的光束反射；以及第六面，供第一和第二波长范围的光线通过，且供第三波长范围的光线反射；所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面，或依序或依反序通过所述第一面、第三面；所述第三波长范围的光线能被所述第六面反射。

本发明提供了一种分合光装置，包括相互接合的第一棱镜和第二棱镜：所述第一棱镜包括：第一面，供第一波长范围的光线通过；第二面；以及第三面；

所述第二棱镜包括：第四面；第五面，与所述第二面彼此贴合，且在所述第五面与所述第二面之间镀有第一光学薄膜，所述第一光学薄膜使第一波长范围的光束通过，供第二波长范围的光束反射；以及第六面；其中第一面和第二面之间夹45度角，第四面与第一面垂直，第五面与第四面之间夹45度角，第六面与第一面之间夹45度角。

本发明提供了一种分合光装置，包括棱镜，所述棱镜包括：第一面，供第一波长范围的光线通过、第二波长范围的光线反射；第二面，供第二波长范围的光线入射；以及第三面，供第一波长范围的光线通过，供第三波长范围的光线反射。所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第三面；所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第二面、到达第一面并被所述第一面反射；所述第三波长范围的光线能被所述第三面反射。

根据本发明所述的分合光装置，所述第三面与所述第六面平行或处于同一平面内，所述第三面供所述第一波长范围的光线通过且使所述第三波长范围的光线反射；另一部分所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过第一面、第三面；另一部分所述第三波长范围的光线被所述第三面反射。

根据本发明所述的分合光装置，所述分合光装置还包括第三棱镜，所述第三棱镜包括：第七面，供第三波长范围的光线通过；第八面，与所述第六面彼此贴合，在所述第六面与第八面之间夹有第二光学薄膜，所述第二光学薄膜使第一波长范围的光线通过，使第三波长范围的光线反射；第九面，供第一、第二、第三波长范围的光线通过；所述第三面与所述第六面平行或处于同一平面内，所述第三面供所述第一波长范围的光线通过且使所述第三波长范围的光线反射；所述第三棱镜还包括：第十面，供第二波长范围的光线通过；以及第十一面，供第一波长范围的光线通过、第二波长范围的光线反射。

根据本发明所述的分合光装置，所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过第一面、第三面、第十一面、第九面，以及/或能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面、第二光学薄膜、第八面、第九面；所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过第十面、被第十一面反射、通过第九面，以及/或能够依序或依反序通过所述第四面、到达第五面、被所述第一光学薄膜反射、通过所述第六面、通过第二光学薄膜、通过第八面、通过第九面；所述第三波长范围的光线能够依序或依反序被第三面反射、通过第十一面、通过第九面，或能够依序或依反序通过所述第七面、到达第八面、被第二光学薄膜反射、通过第九面。

根据本发明所述的分合光装置，所述分合光装置还包括第三棱镜，所述第三棱镜包括：第七面，供第三波长范围的光线通过；第八面，与所述第三面彼此贴合，在所述第三面和第八面之间镀有第二光学薄膜，所述第二光学薄膜使第一波长范围的光线通过，使第三波长范围的光线反射；以及第九面，供第一波长范围的光线通过、供第二波长范围的光线反射；所述第三面与所述第六面平行或处于同一平面内，所述第三面供所述第一波长范围的光线通过且使所述第三波长范围的光线反射；所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面；或能够依序或依反序通过第一面、第三面、第二光学薄膜、第八面、第九面；所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过第四面、被第五面和第二面之间的第一光学薄膜反射、通过第六面；或能够在所述第九面上发生反射；所述第三波长范围的光线能够依序或依反序通过第七面、被第八面和第三面之间的第二光学薄膜反射、通过所述第九面；或能够被所述第六面反射。

根据本发明所述的分合光装置，所述第一棱镜是四棱锥形，所述第一面为其底面；所述第二棱镜为三棱锥形；所述第三棱镜为三棱锥形；所述第九面与第五面平行或位于同一平面内。

根据本发明所述的分合光装置，所述第一棱镜是四棱镜形，还包括：第七面，供第二波长范围的光线通过；以及第八面，供第三波长范围的光线通过；所述第二棱镜是三棱镜形，还包括第九面，供第三波长范围的光线通过；一部分所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面；另一部分第一波长范围的光线另一部分所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过第一面、第三面；所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、被所述第二面和第五面之间的第一光学薄膜反射、通过所述第七面；一部分所述第三波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、被所述第三面反射、通过所述第八面。

根据本发明所述的分合光装置，所述分合光装置还包括第四棱镜，所述第四棱镜包括：第十二面，供第三波长范围的光线通过；第十三面，与所述第十一面彼此贴合，在所述第十三面和第十一面之间镀有第三光学薄膜，所述第三光学薄膜使第一波长范围的光线通过、第二波长范围的光线反射；第十四面，供所述第一波长范围的光线通过、供第二波长范围的光线反射；以及第十五面，与所述第三面彼此贴合，在所述第十五面和第三面之间镀有第四光学薄膜，所述第四光学薄膜使第一波长范围的光线通过，第三波长范围的光线反射；所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面、第二光学薄膜、第八面、第九面；以及/或能够依序或依反序通过第一面、第三面、第四光学薄膜、第十五面、第十三面、第三光学薄膜、第十一面、第九面；所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第四面、到达第五面、被所述第一光学薄膜反射、通过所述第六面、通过第二光学薄膜、通过第八面、通过第九面；或能够依序或依反序通过第十面、被第十三面和第十一面之间的第三光学薄膜反射、通过第九面；所述第三波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第七面、到达第八面、被第二光学薄膜反射、通过第九面；或能够依序或依反序通过所述第十二面、被所述第十五面和第三面之间的第四光学薄膜反射、通过第十一面、通过第九面。

根据本发明所述的分合光装置，所述第一棱镜是四棱锥形，所述第一面为其底面；所述第二棱镜为三棱锥形；所述第三棱镜是四棱锥形，所述第九面为其底面；所述第四棱镜是三棱锥形。

根据本发明所述的分合光装置，第一波长范围的光、第二波长范围的光以及第三波长范围的光彼此之间的波长范围不重迭且满足以下至少一条件：彼此波长相差20nm以上、第三波长范围不介于第一波长范围与第二波长之间范围。

本发明还提供了一种投影机，包括光源、如上所述的分合光装置、空间光调制器、以及投影镜头。

本发明还提供了一种头戴式显示器组件，包括光源、如上所述的分合光装置、以及投影镜头。

本发明还提供了一种抬头显示器组件，包括光源、投影镜头、反射镜、空间光调制器、以及如上所述的分合光装置。

实施本发明的分合光装置，具有以下有益效果：仅可能在角落处形成多个棱镜接合的孔隙，光线入射到各表面时，并不经过多个棱镜结合处而形成的孔隙处，光线入射到各表面上，能够避免光线入射到孔隙处对影像造成的影响，体积和重量均较小，有利于整体的小型化。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是传统的LCOS投影机的示意图。

图2是图1中合光棱镜的示意图。

图3是现有技术中的DLP投影机的示意图。

图4A、4B、4C分别是根据本发明的第一实施例的分合光装置的结构示意图、分解示意图、光路示意图；

图5A、5B、5C分别是根据本发明的第二实施例的分合光装置的结构示意图、分解示意图、光路示意图；

图6A是根据本发明的第三实施例的分合光装置的结构示意图；

图6B是根据本发明的第三实施例的分合光装置的分解示意图；

图6C是根据本发明的第三实施例的分合光装置的第一和第二波长范围的光线的光路示意图；

图6D是根据本发明的第三实施例的分合光装置的第三波长范围的光线的光路示意图；

图6E是根据本发明的第三实施例的分合光装置的光路示意图；

图7A、7B、7C分别是根据本发明的第四实施例的分合光装置的结构示意图、分解示意图、光路示意图；

图8A是根据本发明的第五实施例的分合光装置的结构示意图；

图8B是根据本发明的第五实施例的分合光装置的分解示意图；

图8C是根据本发明的第五实施例的分合光装置的第一和第二波长范围的光线的光路示意图；

图8D是根据本发明的第五实施例的分合光装置的第三波长范围的光线的光路示意图；

图8E是根据本发明的第五实施例的分合光装置的光路示意图；

图9A、9B、9C分别是根据本发明的第六实施例的分合光装置的结构示意图、分解示意图、光路示意图；

图10A、10B、10C分别是根据本发明的第七实施例的分合光装置的结构示意图、分解示意图、光路示意图；

图11A、11B、11C分别是根据本发明的第八实施例的分合光装置的结构示意图、分解示意图、光路示意图；

图12A是根据本发明的第九实施例的分合光装置的结构示意图；

图12B是根据本发明的第九实施例的分合光装置的分解示意图；

图12C是根据本发明的第九实施例的分合光装置的第一和第二波长范围的光线的光路示意图；

图12D是根据本发明的第九实施例的分合光装置的第三波长范围的光线的光路示意图；

图12E是根据本发明的第九实施例的分合光装置的光路示意图；

图13A、13B、13C分别是根据本发明的第十实施例的分合光装置的结构示意图、分解示意图、光路示意图。

图14A、14B分别是根据本发明的第十一实施例的分合光装置的结构示意图、光路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图4A、4B、4C分别是根据本发明的第一实施例的分合光装置100的结构示意图、分解示意图、光路示意图。如图4A-4C所示，在该实施例中，分合光装置100包括相互接合的第一棱镜110和第二棱镜120。其中第一棱镜110包括：第一面1101，可供第一波长范围的光线沿着第一方向X通过；第二面1102可供第一波长范围的光线通过，可供第二波长范围的光线反射；以及第三面1103，可供第一波长范围的光线通过且可供第三波长范围的光线反射。第二面1102和第三面1103彼此邻接，且沿着第一方向X的投影均落在第一面1101的范围内。

第二棱镜120包括：第四面1201，可供第二波长范围的光线通过；第五面1202，与第二面1102彼此贴合，可供第一波长范围的光线通过，可供第二波长范围的光线反射；以及第六面1203，可供第一和第二波长范围的光线通过，且可供第三波长范围的光线反射。第四面1201、第五面1202、第六面1203彼此邻接。第三面1103可以与第六面1203平行或处于同一平面内，且与第二方向Y平行。

其中第二面1102和第五面1202可以通过胶合等方式接合在一起，在第二面1102和第五面1202之间夹有第一光学薄膜1104。该第一光学薄膜1104可镀覆在第二面1102上，也可以镀覆在第五面1202上，如此可实现上述第二面1102或第五面1202供第二波长范围的光线反射。第一光学薄膜1104使第一波长范围的光束通过，使第二波长范围的光束反射。第六面1203供第一波长和第二波长范围的光线通过，且供第三波长范围的光线反射，可通过在第六面上镀覆光学薄膜而达成此目的。其中第一波长、第二波长、第三波长范围的光线可以分别对应以下的波长范围中的其中一者：紫色380–450nm；蓝色450–475nm；青色476–495nm；绿色495–570nm；黄色570–590nm；橙色590–620nm；红色620–750nm，优选地，第一波长、第二波长与第三波长范围可不局限于上述可见光的范围，只要三者不重迭且满足以下任一项即可：彼此之间相差20nm以上、第三波长的范围不介于第一波长的范围与第二波长的范围之间。

以下描述该第一实施例的光路：

在图示的实施例中，第一波长范围的光线从第一方向X入射到第一面1101并通过，第一波长范围的光线依次通过第二面1102、第一光学薄膜1104、第五面1202、第六面1203并沿着第一方向X出射；第二波长范围的光线沿着第二方向Y从第四面1201入射并通过，之后在第二面1102和第五面1202之间的第一光学薄膜1104上发生反射、到达第六面1203并通过后沿着第一方向X出射。第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射到第六面1203上并被反射后沿着第一方向X出射。如此实现第一、第二和第三波长范围的光线的合光。

当所有的光束均反向行进时，合成的光束沿第一方向X入射到第六面1203，第一波长范围的光线通过第六面1203，之后依次通过第五面1202、第一光学薄膜1104、第二面1102、第一面1101，并沿着第一方向X出射。第二波长范围的光线通过第六面1203，之后到达第五面1202并被第一光学薄膜1104反射，之后沿着第二方向Y从第四面1201出射。第三波长范围的光线被第六面1203反射并沿着第三方向Z出射。如此实现将合成光束分为第一、第二和第三波长范围的光线。

当入射的光线的范围相对较大、或者分合光装置100的尺寸相对较小时，入射的第一波长范围和第三波长范围的光线可能会同时到达多个表面。此时，第一波长范围的光线从第一方向X入射到第一面1101并通过，其中一部分依次通过第二面1102、第一光学薄膜1104、第五面1202、第六面1203并沿着第一方向X出射；其中另一部分通过第三面1103后沿着第一方向X出射。第二波长范围的光线沿着第二方向Y从第四面1201入射并通过，之后在第二面1102和第五面1202之间的第一光学薄膜1104上发生反射、到达第六面1203并通过后沿着第一方向X出射。一部分第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射到第六面1203上并被反射后沿着第一方向X出射，另一部分第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射到第三面1103上并被反射后沿着第一方向X出射。出射的第一波长范围的光线、第二波长范围的光线、以及被反射的第三波长范围的光线三者形成合成光束并出射，如此实现第一、第二和第三波长范围的光线的合光。在以上的实施例中，光线也可不通过第三面1103。

当所有的光束均反向行进时，合成的光束沿第一方向X入射到第六面1203和第三面1103上，一部分第一波长范围的光线通过第六面1203，之后依次通过第五面1202、第一光学薄膜1104、第二面1102、第一面1101，并沿着第一方向X出射；另一部分第一波长范围的光线通过第三面1103后，从第一面1101沿着第一方向X出射。第二波长范围的光线通过第六面1203，之后到达第五面1202并被第一光学薄膜1104反射，之后沿着第二方向Y从第四面1201出射。一部分第三波长范围的光线被第六面1203反射并沿着第三方向Z出射，另一部分第三波长范围的光线被第三面1103反射并沿着第三方向Z出射，如此实现将合成光束分为第一、第二和第三波长范围的光线。

在图4A-4C所示的实施例中，第一棱镜110可以是四棱锥形，第一面1101为其底面。第二棱镜120为三棱锥形。第一方向X、第二方向Y、第三方向Z彼此垂直，第一面1101和第二面1102之间夹45度角，第一面1101和第三面1103之间也夹45度角。第四面1201与第一面1101垂直，第五面1202与第四面1201之间夹45度角。第六面1203与第一面1101之间夹45度角。但本发明不限于此，各个面之间的角度可以变化，并配合光线入射方向的变化，来实现第一、第二和第三波长范围的光线的合光和分光。第一棱镜110、第二棱镜120的形态也可以发生变化。

该实施例中的分合光装置100仅包括第一棱镜110和第二棱镜120，且两个棱镜110、120通过第二面1102和第五面1202彼此接合，仅可能在第一棱镜110和第二棱镜120的三个角落处形成孔隙，光线入射到各表面上，能够避免光线入射到孔隙处对影像造成的影响，体积和重量均较小，有利于整体的小型化。

图5A、5B、5C分别是根据本发明的第二实施例的分合光装置200的结构示意图、分解示意图、光路示意图。如图5A-5C所示，该第二实施例是在第一实施例的基础上进行的变型。在该实施例中，分合光装置200包括第一棱镜210和第二棱镜220，其结构与第一实施例中的分合光装置100关于第一方向X镜像对称，其他相同或类似的部分在此不再赘述。

图6A是根据本发明的第三实施例的分合光装置300的结构示意图；图6B是根据本发明的第三实施例的分合光装置300的分解示意图；图6C是根据本发明的第三实施例的分合光装置300的第一和第二波长范围的光线的光路示意图；图6D是根据本发明的第三实施例的分合光装置300的第三波长范围的光线的光路示意图；图6E是根据本发明的第三实施例的分合光装置300的光路示意图。该第三实施例是在第一实施例的基础上进行的变型，与第一实施例相同或类似的部分不再赘述。如图6A-6E所示，在该实施例中，分合光装置300包括相互接合的第一棱镜310、第二棱镜320、以及第三棱镜330。其中第一棱镜310包括：第一面3101，可供第一波长范围的光线通过；第二面3102，可供第一波长范围的光线通过，可供第二波长范围的光线反射；以及第三面3103，可供第一波长范围的光线通过、且可供第三波长范围的光线反射，第二面3102和第三面3103彼此邻接，且沿着第一方向X的投影均落在第一面3101的范围内。

第二棱镜320包括：第四面3201，可供第二波长范围的光线通过；第五面3202，与第二面3102彼此贴合，可供第一波长范围的光线通过，可供第二波长范围的光线反射；以及第六面3203，可供第一和二波长范围的光线通过，可供第三波长范围的光线反射；第四面3201、第五面3202、第六面3203彼此邻接。

第三棱镜330可以是四棱锥形，包括：第七面3301，可供第三波长范围的光线通过；第八面3302，与第六面3203彼此贴合且与第七面3301彼此相对，可供第一和第二波长范围的光线通过，可供第三波长范围的光线反射；第九面3303，可供第一、第二、第三波长范围的光线通过，该第九面3303是第三棱镜330的底面；第十面3304，可供第二波长范围的光线通过；以及第十一面3305，与第十面3304彼此相对，该第十一面3305可供第一和第三波长范围的光线通过、可第二波长范围的光线反射。第七面3301、第八面3302、第十面3304、第十一面3305沿着第一方向X的投影均落在第九面3303的范围内。

其中第二面3102和第五面3202彼此贴合，且可以通过胶合等方式结合在一起。在第二面3102和第五面3202之间镀有第一光学薄膜3104。该第一光学薄膜3104可镀覆在第二面3102上，也可以镀覆在第五面3202上。第一光学薄膜3104使第一波长范围的光束通过，使第二波长范围的光束反射。

第六面3203与第八面3302彼此贴合，且可以通过胶合等方式结合在一起。在第六面3203与第八面3302之间夹有第二光学薄膜3306。该第二光学薄膜3306可镀覆在第六面3203上，也可以镀覆在第八面3302上，如此可实现第六面3203或第八面3302供第三波长范围的光线反射。第二光学薄膜3306使第一和第二波长范围的光线通过，使第三波长范围的光线反射。

第四面3201可以与第十面3304平行或处于同一平面内。第十一面3305与第五面3202平行或位于同一平面内。第六面3203与第三面3103平行或处于同一平面内，且与第二波长范围的光线通过第四面1201时的方向平行。在图6C中，用粗线示出了第十一面3305与第五面3202(或第二面3102)，它们都是第二波长范围的光线的反射表面，且与第三方向Z平行；在图6D中，用粗线示出了第六面3203(或第八面3302)与第三面3103，它们都是第三波长范围的光线的反射表面，且与第二方向Y平行。

以下描述该第三实施例的光路：

在图示的实施例中，第一波长范围的光线从第一方向X入射到第一面1101并通过，依次通过第二面3102、第一光学薄膜3104、第五面3202、第六面3203、第二光学薄膜3306、第八面3302、并从第九面3303沿着第一方向X出射。第二波长范围的光线沿着第二方向Y从第四面3201入射并通过，之后在第一光学薄膜3104上发生反射，依次通过第六面3203、第二光学薄膜3306、第八面3302、并从第九面3303沿着第一方向X出射。第三波长范围的光线从第三方向Z入射第七面3301，之后到达第八面3302，并被第二光学薄膜3306反射，最终沿着第一方向X从第九面3303出射。合成光束反向行进时，第一波长范围的光线依序通过第九面3303、第八面3302、第二光学薄膜3306、第六面3203、第五面3202、第一光学薄膜3104、第二面3102，最后沿着第一方向X从第一面3303出射。第二波长范围的光线依序通过第九面3303、第八面3302、第二光学薄膜3306、第六面3203，之后在第二面3102和第五面3202之间的第一光学薄膜3104上发生反射，并沿着第二方向Y从第四面3201出射。第三波长范围的光线通过第九面3303、第八面3302并被第二光学薄膜3306反射至第七面3301，最终从第七面3301沿着第三方向Z出射。

当入射的光线的范围相对较大、或者分合光装置100的尺寸相对较小时，入射的光线可能会同时到达多个表面。此时，在图示的实施例中，其中一部分第一波长范围的光线从第一方向X入射到第一面3101并通过，依次通过第二面3102、第一光学薄膜3104、第五面3202、第六面3203、第二光学薄膜3306、第八面3302、并从第九面3303沿着第一方向X出射，另一部分第一波长范围的光线从第一方向X入射到第三面3103并通过、之后通过第十一面3305，最终从第九面3303沿着第一方向X出射。

一部分第二波长范围的光线沿着第二方向Y从第四面3201入射并通过，之后在第一光学薄膜3104上发生反射，依次通过第六面3203、第二光学薄膜3306、第八面3302、并从第九面3303沿着第一方向X出射，另一部分第二波长范围的光线沿着第二方向Y从第十面3304入射并通过，之后在第十一面3305上发生反射，最后从第九面3303沿着第一方向X出射。

一部分第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射到第七面3301并通过，之后到达第八面3302，并被第二光学薄膜3306反射至第九面3303，最终从第九面3303沿着第一方向X出射。另一部分第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射到第三面3103，之后被第三面3103反射到第十一面3305上并通过，最后第九面3303沿着第一方向X出射。如此实现第一、第二和第三波长范围的光线的合光。

当所有的光线均反向行进时，合成光束经第九面3303入射，一部分第一波长范围的光线依序通过第八面3302、第二光学薄膜3306、第六面3203、第五面3202、第一光学薄膜3104、第二面3102，最后沿着第一方向X从第一面3303出射；另一部分第一波长范围的光线依序通过第九面3303、第十一面3305、第三面3103，最后沿着第一方向X从第一面3303出射。一部分第二波长范围的光线依序通过第九面3303、第八面3302、第二光学薄膜3306、第六面3203，之后在第二面3102和第五面3202之间的第一光学薄膜3104上发生反射，并沿着第二方向Y从第四面3201出射。另一部分第二波长范围的光线通过第九面3303，之后在第十一面3305上发生反射，最后沿着第二方向Y从第十面3304出射。一部分第三波长范围的光线通过第九面3303，之后通过第十一面3305，到达第三面3103，并被第三面3103沿着第三方向Z反射。另一部分第三波长范围的光线通过第九面3303，之后到达第八面3302，并被第二光学薄膜3306反射，最终沿着第三方向Z从第七面3301出射。如此实现将合成光束分为第一、第二和第三波长范围的光线。在以上的实施例中，光线也可不通过第三面1103或是也可不通过第二棱镜120。

在图6A-6E示的实施例中，第一棱镜310为四棱锥形，第一面3101为其底面。第二棱镜320为三棱锥形。第三棱镜330为四棱锥形，第九面3303为其底面。第一方向X、第二方向Y、第三方向Z彼此垂直，第一面3101和第二面3102之间夹45度角，第一面3101和第三面3103之间也夹45度角。第四面3201与第一面3101垂直，第六面3203与第一面3101之间夹45度角。第七面3301与第一面3101之间夹90度角；第八面3302与第一面3101之间夹45度角；第九面3303与第一面3101平行；第十面3304与第一面3101垂直。

但不发明不限于此，各个面之间的角度可以变化，并配合光线入射方向的变化，来实现第一、第二和第三波长范围的光线的合光和分光。第一棱镜310、第二棱镜320、第三棱镜330的形态也可以发生变化。

图7A、7B、7C分别是根据本发明的第四实施例的分合光装置400的结构示意图、分解示意图、光路示意图；如图7A-7C所示，该第四实施例是在第三实施例的基础上进行的变型。在该实施例中，分合光装置400包括第一棱镜410、第二棱镜420和第三棱镜430，其结构与第一实施例中的分合光装置300关于第一方向X镜像对称，其他相同或类似的部分在此不再赘述。

图8A是根据本发明的第五实施例的分合光装置500的结构示意图；图8B是根据本发明的第五实施例的分合光装置500的分解示意图；图8C是根据本发明的第五实施例的分合光装置500的第一和第二波长范围的光线的光路示意图；图8D是根据本发明的第五实施例的分合光装置500的第三波长范围的光线的光路示意图；图8E是根据本发明的第五实施例的分合光装置500的光路示意图。该第五实施例是在第一实施例的基础上进行的变型，与第一实施例相同或类似的部分不再赘述。如图8A-8E所示，在该实施例中，分合光装置500包括第一棱镜510、第二棱镜520、以及第三棱镜530。其中第一棱镜510包括：第一面5101，可供第一波长范围的光线通过；第二面5102，可供第一波长范围的光线通过、可供第二波长范围的光线反射；以及第三面5103可供第一波长范围的光线通过、且可供第三波长范围的光线反射，第二面5102和第三面5103彼此邻接，且沿着第一方向X的投影均落在第一面5101的范围内。

第二棱镜520包括：第四面5201，可供第二波长范围的光线通过；第五面5202，与第二面5102彼此贴合，可供第一波长范围的光线通过、可供第二波长范围的光线反射；以及第六面5203，可供第一和第二波长范围的光线通过、可供第三波长范围的光线反射。第四面5201、第五面5202、第六面5203彼此邻接。

第三棱镜530包括：第七面5301，可供第三波长范围的光线通过；第八面5302，与第三面5103彼此贴合，可供第一波长范围的光线通过，可供第三波长范围的光线反射；第九面5303，可供第一和第三波长范围的光线通过、可供第二波长范围的光线反射。

其中第二面5102和第五面5202彼此贴合，且可以通过胶合等方式结合在一起。在第二面5102和第五面5202之间镀有第一光学薄膜5104。该第一光学薄膜5104可镀覆在第二面5102上，也可以镀覆在第五面5202上。第一光学薄膜5104使第一波长范围的光线通过，使第二波长范围的光线反射。第六面5203可供第一波长和第二波长范围的光线通过，且可供第三波长范围的光线反射，可通过在第六面上镀覆光学薄膜而达成此目的。

第三面5103和第八面5302彼此贴合，且可以通过胶合等方式结合在一起。在第三面5103和第八面5302之间镀有第二光学薄膜5305。第二光学薄膜5305可以镀覆在第三面5103上，也可以镀覆在第八面5302上，如此可實現第三面5103或第八面5302，可供第三波长范围的光线反射。该第二光学薄膜5305使第一波长范围的光线通过，使第三波长范围的光线反射。

第九面5303与第五面5202平行或位于同一平面内。第六面5203与第三面5103平行或处于同一平面内。在图8C中，用粗线示出了第九面5303与第五面5202(或第二面5102)，它们都是第二波长范围的光线的反射表面，且与第三方向Z平行；在图6D中，用粗线示出了第六面5203与第三面5103(或第八面5302)，它们都是第三波长范围的光线的反射表面，且与第二方向Y平行。

在图示的实施例中，其中一部分第一波长范围的光线从第一方向X入射到第一面5101并通过，依次通过第二面5102、第一光学薄膜5104、第五面5202、并从第六面5203沿着第一方向X出射，另一部分第一波长范围的光线从第一方向X入射到第三面5103并通过、之后通过第二光学薄膜5305、第八面5302，最终从第九面5303沿着第一方向X出射。

第二波长范围的光线沿着第二方向Y入射，一部分从第四面5201入射并通过，之后在第二面5102和第五面5202之间的第一光学薄膜5104上发生反射、通过第六面5203并沿着第一方向X出射。另一部分在第九面5303上发生反射并沿着第一方向X出射。

第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射，一部分到达第七面5301并通过，之后到达第八面5302，并被第二光学薄膜5305反射至第九面5303，最终从第九面5303沿着第一方向X出射；另一部分被第六面5203反射并沿着第一方向X出射，如此实现第一、第二和第三波长范围的光线的合光。

当所有的光束均反向行进时，一部分合成光束入射到第九面5303上，其中第一波长范围的光线经第九面5303入射到第八面5302，通过第八面5302、第二光学薄膜5305、第三面5103，最后从第一面5101出射；其中第二波长范围的光线被第九面5303反射，并沿着第二方向Y出射。其中第三波长范围的光线通过第九面5303，到达第八面5302，并被第二光学薄膜5305反射，最终从第七面5301出射。如此实现将合成光束分为第一、第二和第三波长范围的光线。另一部分合成光束入射到第六面5203，其中第一波长范围的光线依序通过第六面5203、第五面5202、第一光学薄膜5104、第二面5102、第一面5101，沿着第一方向X出射；其中第二波长范围的光线通过第六面5203，到达第五面5202并被第一光学薄膜5104反射，最终从第四面5201沿着第二方向Y出射；其中第三波长范围的光线被第六面5203反射并沿着第三方向Z出射。但本发明不限于此，该实施例的光路也可以与第一实施例相同或是不通过第二棱镜520。

在图8A-8C所示的实施例中，第一棱镜510可以是四棱锥形，第一面5101为其底面。第二棱镜520为三棱锥形。第三棱镜530为三棱锥形。第一方向X、第二方向Y、第三方向Z彼此垂直，第一面5101和第二面5102之间夹45度角，第一面5101和第三面5103之间也夹45度角。第四面5201与第一面5101垂直，第六面5203与第一面5101之间夹45度角。第七面5301与第一面5101、第四面5201垂直，第八面5302与第七面5301夹45度角。

但本发明不限于此，各个面之间的角度可以变化，并配合光线入射方向的变化，来实现第一、第二和第三波长范围的光线的合光和分光。第一棱镜510、第二棱镜520、第三棱镜530的形态可以发生变化。

图9A、9B、9C分别是根据本发明的第六实施例的分合光装置600的结构示意图、分解示意图、光路示意图。如图9A-9C所示，该第六实施例是在第五实施例的基础上进行的变型。在该实施例中，分合光装置600包括第一棱镜610、第二棱镜620和第三棱镜630，其结构与第五实施例中的分合光装置500关于第一方向X镜像对称，其他相同或类似的部分在此不再赘述。

图10A、10B、10C分别是根据本发明的第七实施例的分合光装置700的结构示意图、分解示意图、光路示意图。如图10A-10C，该第七实施例是在第一实施例的基础上进行的变型，与第一实施例相同或类似的部分不再赘述。在该实施例中，分合光装置700的结构与第一实施例相同，包括相互接合的第一棱镜710和第二棱镜720。其中第一棱镜710包括：第一面7101，可供第一、第二、第三波长范围的光线通过；第二面7102，可供第一波长范围的光线通过，可供第二波长范围的光线反射；第三面7103，可供第一波长范围的光线通过且可供第三波长范围的光线反射；第七面7105，可供第二波长范围的光线通过；第八面7106，可供第三波长范围的光线通过。第二面7102和第三面7103彼此邻接，且沿着第一方向X的投影均落在第一面7101的范围内。第二棱镜720包括：第四面7201；第五面7202，与第二面7102彼此贴合，可供第一波长范围的光线通过，可供第二波长范围的光线反射；第六面7203，可供第一波长范围的光线通过，且可供第三波长范围的光线反射；以及第九面7204，可供第三波长范围的光线通过。第四面7201、第五面7202、第六面7203彼此邻接。

其中第二面7102和第五面7202可以通过胶合等方式结合在一起，在第二面7102和第五面7202之间夹有第一光学薄膜7104。该第一光学薄膜7104可镀覆在第二面7102上，也可以镀覆在第五面7202上。第一光学薄膜7104使第一波长范围的光束通过，使第二波长范围的光束反射。第六面7203使得第一和第二波长范围的光线通过，且供第三波长范围的光线反射，可通过在第六面7203上镀覆光学薄膜来实现此目的。

第三面7103可以与第六面7203平行或处于同一平面内，且与第二波长范围的光线通过第七面7105时的方向平行。第三面7103供第一波长范围的光线通过、且供第三波长范围的光线反射，可通过在第三面7103上镀覆光学薄膜来实现此目的。

在该实施例中，第一、第二和第三波长范围的光线、以及合成光束的入射/出射方向与第一实施例相反。

第一波长范围的光线从第一方向X入射到第六面7203并通过，之后依次通过第五面7202、第一光学薄膜7104、第二面7102，最后从第一面7101沿着第一方向X出射。第二波长的光线从第二方向Y入射到第七面7105，之后在第二面7102和第五面7202之间的第一光学薄膜7104上发生反射，最后从第一面7101沿着第一方向X出射。第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射到第九面7204，通过后到达第六面7203并被第六面7203反射，之后依序通过第五面7202、第一光学薄膜7104、第二面7102，最终从第一面7101沿着第一方向X出射。

当所有的光束均反向行进时，合成光束从第一面7101沿着第一方向X入射，第一波长范围的光线依次通过第一面7101、第二面7102、第一光学薄膜7104、第五面7202，最后从第六面7203沿着第一方向X出射。第二波长范围的光线通过第一面7101后，在第二面7102和第五面7202之间的第一光学薄膜7104上发生反射，并沿着第二方向从第七面7105出射。第三波长范围的光线通过第一面7101，之后依次通过第二面7102、第一光学薄膜7104、第五面7202，并被第六面7203反射，最后沿着第三方向Z从第九面7204出射。

当入射的光线的范围相对较大、或者分合光装置100的尺寸相对较小时，入射的光线可能会同时到达多个表面。此时，第一波长范围的光线从第一方向X入射到第一面1101并通过。一部分第一波长范围的光线从第一方向X入射到第六面7203并通过，之后依次通过第五面7202、第一光学薄膜7104、第二面7102，最后从第一面7101沿着第一方向X出射；另一部分第一波长范围的光线从第一方向X入射到第三面7103并通过，之后从第一面7101沿着第一方向X出射。第二波长的光线从第二方向Y入射到第七面7105，之后在第二面7102和第五面7202之间的第一光学薄膜7104上发生反射，最后从第一面7101沿着第一方向X出射。一部分第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射到第八面7106，通过后到达第三面7103并被第三面7103反射，最终从第一面7101沿着第一方向X出射。另一部分第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射到第九面7204，通过后到达第六面7203并被第六面7203反射，之后依序通过第五面7202、第一光学薄膜7104、第二面7102，最终从第一面7101沿着第一方向X出射。

当所有的光束均反向行进时，合成光束从第一面7101沿着第一方向X入射，一部分第一波长范围的光线依次通过第一面7101、第二面7102、第一光学薄膜7104、第五面7202，最后从第六面7203沿着第一方向X出射；另一部分第一波长范围的光线通过第一面7101后，从第三面7103沿着第一方向X出射。第二波长范围的光线通过第一面7101后，在第二面7102和第五面7202之间的第一光学薄膜7104上发生反射，并沿着第二方向Y从第七面7105出射。一部分第三波长范围的光线通过第一面7101，并在第三面7103发生反射，之后沿着第三方向Z从第八面7106出射；另一部分第三波长范围的光线通过第一面7101，之后依次通过第二面7102、第一光学薄膜7104、第五面7202，并被第六面7203反射，最后沿着第三方向Z从第九面7204出射。

在该实施例中，第一棱镜710可以是四棱锥形，第一面7101为其底面。第二棱镜720为三棱锥形。

图11A、11B、11C分别是根据本发明的第八实施例的分合光装置800的结构示意图、分解示意图、光路示意图。如图11A-11C所示，该第八实施例是在第七实施例的基础上进行的变型。在该实施例中，分合光装置800包括第一棱镜810和第二棱镜820，其结构与第一实施例中的分合光装置700关于第一方向X镜像对称，其他相同或类似的部分在此不再赘述。

图12A是根据本发明的第九实施例的分合光装置900的结构示意图；图12B是根据本发明的第九实施例的分合光装置900的分解示意图；图12C是根据本发明的第九实施例的分合光装置900的第一和第二波长范围的光线的光路示意图；图12D是根据本发明的第九实施例的分合光装置900的第三波长范围的光线的光路示意图；图12E是根据本发明的第九实施例的分合光装置900的光路示意图。该第九实施例是在第四、第五实施例的基础上进行的变型，与第五实施例相同或类似的部分不再赘述。如图12A-12C所示，在该实施例中，分合光装置900包括第一棱镜910、第二棱镜920、第三棱镜930、以及第四棱镜940。其中第一棱镜910包括：第一面9101，可供第一波长范围的光线通过；第二面9102，可供第一波长范围的光线通过；以及第三面9103，与第二面9102相邻接，第三面9103可供第一波长范围的光线通过，可供第三波长范围的光线反射。其中第二面9102和第三面9103在垂直于第一面9101方向(也就是，第一方向X)上的投影均落在第一面9101的范围内。

第二棱镜920包括：第四面9201，可供第二波长范围的光线通过；第五面9202，与第二面9102彼此贴合，可供第一波长范围的光线通过，可供第二波长范围的光线反射；以及第六面9203，可供第一和第二波长范围的光线通过，可供第三波长范围的光线反射；第四面9201、第五面9202、第六面9203彼此邻接。

第三棱镜330可以是四棱锥形，包括：第七面9301，可供第三波长范围的光线通过；第八面9302，与第六面9203彼此贴合且与第七面9301彼此相对，可供第一和第二波长范围的光线通过，可供第三波长范围的光线反射；第九面9303，可供第一、第二、第三波长范围的光线通过，该第九面9303是第三棱镜930的底面；第十面9304，可供第二波长范围的光线通过；以及第十一面9305，与第十面9304彼此相对，该第十一面9305可供第一和第三波长范围的光线通过、可供第二波长范围的光线反射。第七面9301、第八面9302、第十面9304、第十一面9305沿着第一方向X的投影均落在第九面9303的范围内。

第四棱镜940包括：第十二面9401，可供第三波长范围的光线通过；第十三面9402，与第十一面9305彼此贴合，可供第一、第三波长范围的光线通过、可供第二波长范围的光线反射；第十四面9403，可供第一波长范围的光线通过、可供第二波长范围的光线反射；以及第十五面9404，与第三面9103彼此贴合，可供第一波长范围的光线通过，可供第三波长范围的光线反射。

其中第二面9102和第五面9202彼此贴合，且可以通过胶合等方式结合在一起。在第二面9102和第五面9202之间镀有第一光学薄膜9104。该第一光学薄膜9104可镀覆在第二面9102上，也可以镀覆在第五面9202上。第一光学薄膜9104使第一波长范围的光线通过，使第二波长范围的光线反射。

第六面9203和第八面9302彼此贴合，且可以通过胶合等方式结合在一起。在第六面9203和第八面9302之间镀有第二光学薄膜9306。第二光学薄膜9306可以镀覆在第六面9203上，也可以镀覆在第八面9302上。该第二光学薄膜9306使第一波长范围的光线通过，使第三波长范围的光线反射。

第十三面9402和第十一面9305彼此贴合，且可以通过胶合等方式结合在一起。在第十三面9402和第十一面9305之间镀有第三光学薄膜9405，第三光学薄膜9405可以镀覆在第十三面9402上，也可以镀覆在第十一面9305上，如此可实现第十一面9305或第十三面9402供第二波长范围的光线反射。第三光学薄膜9405使第一波长范围的光线通过、第二波长范围的光线反射。

第十五面9404和第三面9103彼此贴合，且可以通过胶合等方式结合在一起。在第十五面9404和第三面9103之间镀有第四光学薄膜9406。第四光学薄膜9406可以镀覆在第十五面9404上，也可以镀覆在第三面9103上，如此可实现第三面9103或第十五面9404供第三波长范围的光线反射。第四光学薄膜9406使第一波长范围的光线通过，第三波长范围的光线反射。

第四面9201可以与第十面9304平行或处于同一平面内。第十一面9305与第五面9202平行或位于同一平面内。第六面9203与第三面9103平行或处于同一平面内，且与第二波长范围的光线通过第四面9201时的方向平行。在图12C中，用粗线示出了第十一面9305(或第十三面9402)与第五面9202(或第二面9102)，它们都是第二波长范围的光线的反射表面，且与第三方向Z平行；在图12D中，用粗线示出了第六面9203(或第八面9302)与第三面9103(或第十五面9404)，它们都是第三波长范围的光线的反射表面，且与第二方向Y平行。

以下描述该第九实施例的光路：

第一波长范围的光线从第一方向X入射到第一面9101并通过，之后依次通过第二面9102、第一光学薄膜9104、第五面9202、第六面9203、第二光学薄膜9306、第八面9302，最终从第九面9303出射。第二波长范围的光线沿着第二方向Y入射，通过第四面9201，之后在第二面9102和第五面9202之间的第一光学薄膜9104上发生反射、通过第六面9203、第二光学薄膜9306、第八面9302，最终沿着第一方向从第九面9303出射。第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射，到达第七面9301并通过，之后到达第八面9302，并被第二光学薄膜9306反射至第九面9303，之后通过第九面9303沿着第一方向X出射。

当所有的光束均反向行进时，合成光束从第九面9303沿着第一方向X入射，第一波长范围的光线依序经过第八面9302、第二光学薄膜9306、第六面9203、第五面9202、第一光学薄膜9104、第二面9102；最终通过第一面9101沿着第一方向X出射。第二波长范围的光线从第九面9303入射，依序经过第八面9302、第二光学薄膜9306、第六面9203、在第二面9102和第五面9202之间的第一光学薄膜9104上发生反射，从沿着第二方向Y从第四面9201出射。第三波长范围的光线从第九面9303入射，被第八面9302和第六面9203之间的第二光学薄膜9306反射，之后从第六面9203沿着第三方向Z出射。如此实现将合成光束分为第一、第二和第三波长范围的光线。

当入射的光线的范围相对较大、或者分合光装置100的尺寸相对较小时，入射的光线可能会同时到达多个表面。此时，在图示的实施例中，第一波长范围的光线从第一方向X入射到第一面9101并通过，之后一部分依次通过第二面9102、第一光学薄膜9104、第五面9202、第六面9203、第二光学薄膜9306、第八面9302，最终从第九面9303出射；另一部分通过依次第三面9103、第四光学薄膜9406、第十五面9404、第十三面9402、第三光学薄膜9405、第十一面9305，最终从第九面9303出射。

第二波长范围的光线沿着第二方向Y入射，一部分从第四面9201入射并通过，之后在第二面9102和第五面9202之间的第一光学薄膜9104上发生反射、通过第六面9203、第二光学薄膜9306、第八面9302，最终沿着第一方向从第九面9303出射。另一部分从第十面9304入射，被第十三面9402和第十一面9305之间的第三光学薄膜9405反射，最终沿着第一方向从第九面9303出射。在图12C中用加粗的线条示出了第二波长范围的光线的反射面。

第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射，一部分到达第七面9301并通过，之后到达第八面9302，并被第二光学薄膜9306反射至第九面9303，之后通过第九面9303沿着第一方向X出射；另一部分到达第十二面9401并通过，之后到达第十五面9404，被第十五面9404和第三面9103之间的第四光学薄膜9406反射，之后通过第十一面9305、再通过第九面9303沿着第一方向X出射；如此实现第一、第二和第三波长范围的光线的合光。

当所有的光束均反向行进时，合成光束从第九面9303沿着第一方向X入射，一部分第一波长范围的光线依序通过第十一面9305、第三光学薄膜9405、第十三面9402、第十五面9404、第四光学薄膜9406、第三面9103，最终通过第一面9101沿着第一方向X出射；另一部分第一波长范围的光线依序经过第八面9302、第二光学薄膜9306、第六面9203、第五面9202、第一光学薄膜9104、第二面9102；最终通过第一面9101沿着第一方向X出射。

一部分第二波长范围的光线从第九面9303入射，依序经过第八面9302、第二光学薄膜9306、第六面9203、在第二面9102和第五面9202之间的第一光学薄膜9104上发生反射，从沿着第二方向Y从第四面9201出射。另一部分第二波长范围的光线从第九面9303入射，被第十三面9402和第十一面9305之间的第三光学薄膜9405反射，并沿着第二方向Y从第十面9304出射。

一部分第三波长范围的光线从第九面9303入射，被第八面9302和第六面9203之间的第二光学薄膜9306反射，之后从第七面9301沿着第三方向Z出射；另一部分第三波长范围的光线从第九面9303入射，通过第十一面9305、到达第十五面9404，并被第十五面9404和第三面9103之间的第四光学薄膜9406反射，之后从第十二面9401沿着第三方向Z出射。如此实现将合成光束分为第一、第二和第三波长范围的光线。

需要说明的是，以上仅仅举例说了本发明的光路。合成光束从第九面9303沿着第一方向X入射后，也可以仅到达第十一面9305，而不到达第八面9302。其分光光路、以及对应的合光光路可参照上述的光线路径，在此不再赘述。

在图示的实施例中，第一方向X、第二方向Y、第三方向Z彼此垂直，第一面9101和第二面9102之间夹45度角，第四面9201与第一面9101垂直，第五面9202与第四面9201夹45度角，第七面9301与第一面9101、第四面9201垂直，第八面9302与第七面9301夹45度角。

但不发明不限于此，各个面之间的角度可以变化，并配合光线入射方向的变化，来实现第一、第二和第三波长范围的光线的合光和分光。

在该实施例中，第一棱镜910为四棱锥形，第一面9101为其底面，且除第二面9102、第三面9103之外的另两个侧面与第一面9101垂直。第二棱镜920为三棱锥形。第三棱镜930为四棱锥形，第九面9303为其底面，第七面9301与第十面9304相互垂直。第四棱镜940为三棱锥形。但不发明不限于此，第一棱镜910、第二棱镜920、第三棱镜930、第四棱镜940的形态可以发生变化。

图13A、13B、13C分别是根据本发明的第十实施例的分合光装置1000的结构示意图、分解示意图、光路示意图。如图13A-13C所示，该第十实施例是在第九实施例的基础上进行的变型。在该实施例中，分合光装置1000包括第一棱镜1010、第二棱镜1020、第三棱镜1030和第四棱镜1040，其结构与第九实施例中的分合光装置900关于第一方向X镜像对称，其他相同或类似的部分在此不再赘述。

图14A、14B分别是根据本发明的第十一实施例的分合光装置的结构示意图、光路示意图。如图14A、14B所示，在该实施例中，分合光装置100包括棱镜1100，该棱镜1100与第一实施例中的第二棱镜相同，且可以是三棱镜。棱镜1100包括：第一面11001，供第一波长范围的光线通过、第二波长范围的光线反射；第二面11002，供第二波长范围的光线入射；以及第三面11003，供第一、第二波长范围的光线通过，供第三波长范围的光线反射。

在图示的实施例中，第一波长范围的光线从第一方向X入射到第一面1101并通过，之后从第三面11003沿着第一方向X出射；第二波长范围的光线沿着第二方向Y从第二面11002入射，之后在第一面11001上发生反射，并沿着第一方向X从第三面11003出射；第三波长范围的光线沿着第三方向Z入射到第三面11003上并沿着第一方向被反射。

当所有的光束均反向行进时，合成的光束沿第一方向X入射到第三面11003上，第一波长范围的光线通过第三面11003，之后沿着第一方向X从第一面11001出射；第二波长范围的光线通过第三面11003，之后在第一面11001上发生反射，之后沿着第二方向Y从第二面11002出射；第三波长范围的光线入射到第三面11003上并被炒香第三方向Z反射。

这样，仅利用棱镜1100，也可以实现分合光。

本发明的分合光装置100中，仅可能在角落处形成多个棱镜接合的孔隙，光线入射到各表面时，并不经过多个棱镜结合处而形成的孔隙处，光线入射到各表面上，能够避免光线入射到孔隙处对影像造成的影响，体积和重量均较小，有利于整体的小型化。

以上虽然以多个实施例说明了本发明的内容，但本领域的技术人员可以做出改变，例如第十实施例中分合光装置700的结构与第一实施例相同，而第一、第二、第三波长范围的光线的入射、出射方向与第一实施例相反；可以参照这两个实施例对其他实施例做出类似的改变。

此外，虽然在以上的实施例中以四棱锥为例进行了描述，但本发明不限于此，所有实施例中的四棱锥均可以由两个三棱锥接合而成，且在接合面上附有光学镀膜，供第一、第二、第三波长范围的光线通过。即，只要是使得光线入射到表面而不是接缝处的实施例都能够达成本发明的功效。

在以上所有的实施例中，仅特别描述了两个表面之间的光学镀膜，单个表面上的光学镀膜并未特别描述，本领域的人员应了解，至少使得某一波长范围的光线反射的表面均都有光学镀膜。

本发明的分合光装置可以应用于投影机，该投影机包括光源、投影镜头、空间光调制器(spatial light modulator；SLM)、以及上文所述的分合光装置，光源出射之光线依序通过分合光装置、空间光调制器、投影镜头，并成像于屏幕。

本发明的分合光装置还可以应用于头戴式显示器组件，该头戴式显示器组件包括光源、投影镜头、以及上文所述的分合光装置，光源出射之光线依序通过分合光装置、投影镜头。

本发明的分合光装置可以应用于抬头显示器组件，该抬头显示器组件包括光源、投影镜头、反射镜、空间光调制器、显示组件、以及上文所述的分合光装置，光源出射之光线依序通过分合光装置、空间光调制器、投影镜头、反射镜、显示组件，所述显示组件类似于屏幕等成像面。

本发明的分合光装置可以应用于雷射测距组件，该雷射测距组件包括感光组件、光发射器、以及上文所述的分合光装置。

本发明的分合光装置可以应用于色度计组件，该色度计组件包括光侦测器、数字信号处理器、以及上文所述的分合光装置。

本发明的分合光装置可以应用于面板，该面板包括光源、投影镜头、空间光调制器、以及上文所述的分合光装置，光源出射之光线依序通过分合光装置、空间光调制器、投影镜头。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种分合光装置，其特征在于，包括相互接合的第一棱镜和第二棱镜：

所述第一棱镜包括：

第一面，供第一波长范围的光线通过；

第二面；以及

第三面；

所述第二棱镜包括：

第四面，供第二波长范围的光线通过；

第五面，与所述第二面彼此贴合，且在所述第五面与所述第二面之间镀有第一光学薄膜，所述第一光学薄膜使所述第一波长范围的光束通过，使所述第二波长范围的光束反射；以及

第六面，供第一和第二波长范围的光线通过，且供第三波长范围的光线反射；

所述第一波长范围的光线能够不经反射地依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面，或不经反射地依序或依反序通过所述第一面、第三面；

所述第三波长范围的光线能被所述第六面反射。

2.根据权利要求1所述的分合光装置，其特征在于，所述第三面与所述第六面平行或处于同一平面内，所述第三面供所述第一波长范围的光线通过且使所述第三波长范围的光线反射；一部分所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面，另一部分所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过第一面、第三面；一部分所述第三波长范围的光线能被所述第六面反射，另一部分所述第三波长范围的光线被所述第三面反射。

3.一种分合光装置，其特征在于，包括相互接合的第一棱镜和第二棱镜：

所述第一棱镜包括：

第一面，供第一波长范围的光线通过；

第二面；以及

第三面；

所述第二棱镜包括：

第四面；

第五面，与所述第二面彼此贴合，且在所述第五面与所述第二面之间镀有第一光学薄膜，所述第一光学薄膜使第一波长范围的光束通过，供第二波长范围的光束反射；以及

第六面；

其中第一面和第二面之间夹45度角，第四面与第一面垂直，第五面与第四面之间夹45度角，第六面与第一面之间夹45度角。

4.根据权利要求3所述的分合光装置，其特征在于，所述第三面与所述第六面平行或处于同一平面内，所述第三面供所述第一波长范围的光线通过且使第三波长范围的光线反射；一部分所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面，另一部分所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过第一面、第三面；一部分所述第三波长范围的光线能被所述第六面反射，另一部分所述第三波长范围的光线被所述第三面反射。

5.根据权利要求1或3所述的分合光装置，其特征在于，所述分合光装置还包括第三棱镜，所述第三棱镜包括：

第七面，供第三波长范围的光线通过；

第八面，与所述第六面彼此贴合，在所述第六面与第八面之间夹有第二光学薄膜，所述第二光学薄膜使第一波长范围的光线通过，使第三波长范围的光线反射；

第九面，供第一、第二、第三波长范围的光线通过；

所述第三面与所述第六面平行或处于同一平面内，所述第三面供所述第一波长范围的光线通过且使所述第三波长范围的光线反射；

所述第三棱镜还包括：第十面，供第二波长范围的光线通过；以及第十一面，供第一波长范围的光线通过、第二波长范围的光线反射。

6.根据权利要求5所述的分合光装置，其特征在于，

所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过第一面、第三面、第十一面、第九面，以及/或能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面、第二光学薄膜、第八面、第九面；所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过第十面、被第十一面反射、通过第九面，以及/或能够依序或依反序通过所述第四面、到达第五面、被所述第一光学薄膜反射、通过所述第六面、通过第二光学薄膜、通过第八面、通过第九面；所述第三波长范围的光线能够依序或依反序被第三面反射、通过第十一面、通过第九面，或能够依序或依反序通过所述第七面、到达第八面、被第二光学薄膜反射、通过第九面。

7.根据权利要求1或3所述的分合光装置，其特征在于，所述分合光装置还包括第三棱镜，所述第三棱镜包括：

第七面，供第三波长范围的光线通过；

第八面，与所述第三面彼此贴合，在所述第三面和第八面之间镀有第二光学薄膜，所述第二光学薄膜使第一波长范围的光线通过，使第三波长范围的光线反射；以及

第九面，供第一波长范围的光线通过、供第二波长范围的光线反射；

所述第三面与所述第六面平行或处于同一平面内，所述第三面供所述第一波长范围的光线通过且使所述第三波长范围的光线反射；

所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面；或能够依序或依反序通过第一面、第三面、第二光学薄膜、第八面、第九面；

所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过第四面、被第五面和第二面之间的第一光学薄膜反射、通过第六面；或能够在所述第九面上发生反射；

所述第三波长范围的光线能够依序或依反序通过第七面、被第八面和第三面之间的第二光学薄膜反射、通过所述第九面；或能够被所述第六面反射。

8.根据权利要求7所述的分合光装置，其特征在于，所述第一棱镜是四棱锥形，所述第一面为其底面；所述第二棱镜为三棱锥形；所述第三棱镜为三棱锥形；所述第九面与第五面平行或位于同一平面内。

9.根据权利要求1或3所述的分合光装置，其特征在于，所述第一棱镜是四棱镜形，还包括：第七面，供第二波长范围的光线通过；以及第八面，供第三波长范围的光线通过；所述第二棱镜是三棱镜形，还包括第九面，供第三波长范围的光线通过；

一部分所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面；另一部分所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过第一面、第三面；

所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、被所述第二面和第五面之间的第一光学薄膜反射、通过所述第七面；

一部分所述第三波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、被所述第三面反射、通过所述第八面。

10.根据权利要求6所述的分合光装置，其特征在于，所述分合光装置还包括第四棱镜，所述第四棱镜包括：

第十二面，供第三波长范围的光线通过；

第十三面，与所述第十一面彼此贴合，在所述第十三面和第十一面之间镀有第三光学薄膜，所述第三光学薄膜使第一波长范围的光线通过、第二波长范围的光线反射；

第十四面，供所述第一波长范围的光线通过、供第二波长范围的光线反射；以及

第十五面，与所述第三面彼此贴合，在所述第十五面和第三面之间镀有第四光学薄膜，所述第四光学薄膜使第一波长范围的光线通过，第三波长范围的光线反射；

所述第一波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第一面、第二面、第一光学薄膜、第五面、第六面、第二光学薄膜、第八面、第九面；以及/或能够依序或依反序通过第一面、第三面、第四光学薄膜、第十五面、第十三面、第三光学薄膜、第十一面、第九面；

所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第四面、到达第五面、被所述第一光学薄膜反射、通过所述第六面、通过第二光学薄膜、通过第八面、通过第九面；或能够依序或依反序通过第十面、被第十三面和第十一面之间的第三光学薄膜反射、通过第九面；

所述第三波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第七面、到达第八面、被第二光学薄膜反射、通过第九面；或能够依序或依反序通过所述第十二面、被所述第十五面和第三面之间的第四光学薄膜反射、通过第十一面、通过第九面。

11.根据权利要求10所述的分合光装置，其特征在于，所述第一棱镜是四棱锥形，所述第一面为其底面；所述第二棱镜为三棱锥形；所述第三棱镜是四棱锥形，所述第九面为其底面；所述第四棱镜是三棱锥形。

12.一种分合光装置，其特征在于，包括棱镜，所述棱镜包括：

第一面，供第一波长范围的光线通过、第二波长范围的光线反射；

第二面，供第二波长范围的光线入射；以及

第三面，供第一波长范围的光线通过，供第三波长范围的光线反射，所述第一波长范围的光线能够不经反射地依序或依反序通过所述第一面、第三面；

所述第二波长范围的光线能够依序或依反序通过所述第二面、到达第一面并被所述第一面反射；

所述第三波长范围的光线能被所述第三面反射。

13.根据权利要求1、4或12所述的分合光装置，其特征在于，第一波长范围的光、第二波长范围的光以及第三波长范围的光彼此之间的波长范围不重迭且满足以下至少一条件:

彼此波长相差20nm以上、第三波长范围不介于第一波长范围与第二波长之间范围。

14.一种投影机，其特征在于，包括光源、如权利要求1、3或12任一项所述的分合光装置、空间光调制器、以及投影镜头。

15.一种头戴式显示器组件，其特征在于，包括光源、如权利要求1、3或12任一项所述的分合光装置、以及投影镜头。

16.一种抬头显示器组件，其特征在于，包括光源、投影镜头、反射镜、空间光调制器、以及如权利要求1、3或12任一项所述的分合光装置。