CN117369118A - 一种光学投影系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学投影系统及装置，光学投影系统包括：出光模块、扫描模块、扩瞳模块和波导模块；出光模块用于出射合束平顶光束；扫描模块位于合束平顶光束的出光路径上，用于接收合束平顶光束并对合束光束进行扫描生成扫描光束后出射；扩瞳模块位于扫描光束的出光路径上，用于接收扫描光束，并对扫描光束进行出光角度调整生成扩瞳光束后出射；波导模块位于扩瞳光束的出光路径上，用于接收扩瞳光束并将扩瞳光束传递至目标位置，以提高光学投影系统的耦入光效率，提高分辨率，保证成像质量。

Description

一种光学投影系统及装置

技术领域

本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及一种光学投影系统及装置。

背景技术

激光扫描投影是通过扫描器件动态地改变激光束的方向，使其在投影屏幕上扫描形成画面，基于激光良好的单色性、相干性特点，激光扫描投影显示的画面色彩丰富、对比度高，且激光扫描投影的结构相对简单、控制简便、成本较低，已广泛应用于车载抬头显示(Head Up Display，HUD)系统、穿戴式增强现实(Augmented Reality，AR)设备中。

采用波导片的激光扫描投影系统由于其结构紧凑、重量轻，已成为HUD系统、AR设备的主流，但入射到波导片的光需在特定的角度(发散角)范围内才能从波导中出射，当波导片的入瞳口径较大，发散角较小时，在采用小尺寸的扫描器件(MEMS微镜)将光扫描耦入波导片时，由于MEMS微镜的镜面很小，扫描角过大，会造成通光效率低，分辨率低的问题。

发明内容

本发明提供了一种光学投影系统及装置，以提高光学投影系统的耦入光效率，提高分辨率，保证成像质量。

根据本发明的一方面，提供了一种光学投影系统，包括：出光模块、扫描模块、扩瞳模块和波导模块；

所述出光模块用于出射合束平顶光束；

所述扫描模块位于所述合束平顶光束的出光路径上，用于接收所述合束平顶光束并对所述合束光束进行扫描生成扫描光束后出射；

所述扩瞳模块位于所述扫描光束的出光路径上，用于接收所述扫描光束，并对所述扫描光束进行出光角度调整生成扩瞳光束后出射；

所述波导模块位于所述扩瞳光束的出光路径上，用于接收所述扩瞳光束并将所述扩瞳光束传递至目标位置。

可选的，所述出光模块至少包括激光单元、准直单元、合束单元和匀光单元；

所述激光单元包括分别出射不同波长激光光束的第一激光单元、第二激光单元和第三激光单元，所述第一激光单元出射第一波长激光光束，所述第二激光单元出射第二波长激光光束，所述第三激光单元出射第三波长激光光束；

所述准直单元位于所述激光单元的出光路径上，用于接收所述第一波长激光光束、所述第二波长激光光束和所述第三波长激光光束并对所述第一波长激光光束、所述第二波长激光光束和所述第三波长激光光束进行出光角度调整，分别调整为第一波长平行激光光束、第二波长平行激光光束和第三波长平行激光光束出射；

所述合束单元位于所述准直单元的出光路径上，用于接收第一波长平行激光光束、第二波长平行激光光束和第三波长平行激光光束，并进行合束后生成合束高斯光束出射；

所述匀光单元位于所述合束单元的出光路径上，用于接收合束高斯光束，并对所述合束高斯光束进行匀光调整生成合束平顶光束出射。

可选的，所述扩瞳模块包括沿光轴从所述扫描模块指向所述波导模块方向，依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；

所述第一透镜为正光焦度透镜，所述第二透镜为负光焦度透镜，所述第三透镜为正光焦度透镜，所述第四透镜为正光焦度透镜。

可选的，所述第一透镜的物侧面为平面，所述第一透镜的像侧面为凸面；所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为平面；所述第四透镜的物侧面为平面，所述第四透镜的像侧面为凸面。

可选的，所述第一透镜的物侧面的光轴中心与所述第一透镜的像侧面的光轴中心之间的距离为D1,所述第二透镜的物侧面的光轴中心与所述第二透镜的像侧面的光轴中心之间的距离为D2，所述第三透镜的物侧面的光轴中心与所述第三透镜的像侧面的光轴中心之间的距离为D3，所述第四透镜的物侧面的光轴中心与所述第四透镜的像侧面的光轴中心之间的距离为D4,其中，1.1mm≤D1≤1.8mm，2.0mm≤D2≤3.7mm，1.2mm≤D3≤1.9mm，1.1mm≤D4≤1.8mm。

可选的，所述第一透镜的折射率为Nd1，阿贝数为Vd1；所述第二透镜的折射率为Nd2，阿贝数为Vd2；所述第三透镜的折射率为Nd3，阿贝数为Vd3；所述第四透镜的折射率为Nd4，阿贝数为Vd4；

其中，1.81≤Nd1≤1.86；18≤Vd1≤27；1.80≤Nd2≤1.85；18≤Vd2≤27；1.82≤Nd3≤1.86；18≤Vd3≤27；1.81≤Nd4≤1.88；18≤Vd4≤27。

可选的，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为R12；所述第二透镜的物侧面的曲率半径为R21，所述第二透镜的像侧面的曲率半径为R22；所述第三透镜的物侧面的曲率半径为R31；所述第四透镜的像侧面的曲率半径为R42；

其中，-12.6mm≤R12≤-7.3mm；-4.9mm≤R21≤6.4mm，2.8mm≤R22≤4.4mm；6.1mm≤R31≤8.9mm；-37mm≤R42≤-22mm。

可选的，所述扫描模块的出光面与所述第一透镜的物侧面的光轴中心之间的距离为L0,所述第一透镜的像侧面的光轴中心至所述第二透镜的物侧面的光轴中心之间的距离为L1,所述第二透镜的像侧面的光轴中心至所述第三透镜的物侧面的光轴中心之间的距离为L2,所述第三透镜的像侧面的光轴中心至所述第四透镜的物侧面的光轴中心之间的距离为L3,所述第四透镜的像侧面的光轴中心至所述波导模块的耦入区之间的距离为L4；

其中，5mm≤L0≤6mm，L1≤1mm；1.2mm≤L2≤2.1mm，15mm≤L3≤25mm；1mm≤L4≤5mm。

可选的，所述目标位置为人眼视网膜，所述扩瞳光束传递至所述人眼视网膜并成像。

根据本发明的另一方面，提供了一种光学投影设备，包括上述方面中任一项所述的光学投影系统。

本发明实施例的技术方案，通过一种光学投影系统，包括：出光模块、扫描模块、扩瞳模块和波导模块；出光模块用于出射合束平顶光束；扫描模块位于合束平顶光束的出光路径上，用于接收合束平顶光束并对合束光束进行扫描生成扫描光束后出射；扩瞳模块位于扫描光束的出光路径上，用于接收扫描光束，并对扫描光束进行出光角度调整生成扩瞳光束后出射；波导模块位于扩瞳光束的出光路径上，用于接收扩瞳光束并将扩瞳光束传递至目标位置，以提高光学投影系统的耦入光效率，提高分辨率，保证成像质量。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的一种光学投影系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种扩瞳模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光学投影系统的成像原理示意图；

图4为本发明实施例提供的一种人眼成像示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

图1为本发明实施例提供的一种光学投影系统的结构示意图，如图1所示，光学投影系统100包括：出光模块101、扫描模块102、扩瞳模块103和波导模块104；出光模块101用于出射合束平顶光束；扫描模块102位于合束平顶光束的出光路径上，用于接收合束平顶光束并对合束光束进行扫描生成扫描光束后出射；扩瞳模块103位于扫描光束的出光路径上，用于接收扫描光束，并对扫描光束进行出光角度调整生成扩瞳光束后出射；波导模块104位于扩瞳光束的出光路径上，用于接收扩瞳光束并将扩瞳光束传递至目标位置105。

其中，出光模块101出射呈均匀圆形光斑的合束平顶光束至扫描模块102；扫描模块102可以为MEMS振镜，扫描模块102通过随着时间变换自身的反射角度，进而对接收到的合束平顶光束进行扫描，同时调整合束平顶光束的出光角度，形成扫描光束出射至扩瞳模块103；扩瞳模块103接收扫描光束，扩瞳模块103可以为透镜组，使得扫描光束经过透镜组的各个透镜后对出光角度和出光范围进行调整生成扩瞳光束，增加达到波导模块104的耦入区的光束覆盖面积，提升通光量，进而保证耦入效率；波导模块104的耦入区接收扩瞳光束，进而经波导模块104进行传递后，经波导模块104的耦出区出射后进入目标位置105，目标位置105可以为人眼视网膜D，进而保证扩瞳模块103的成像面位于人眼的视网膜D处，进而保证成像显示效果。扩瞳模块103设置在扫描模块102与波导模块104之间，可以有效避免扫描模块102的镜面较小且扫描角度过大，进而耦入波导模块104的通光量较小，造成后续在目标位置105的成像分辨率较低，成像效果差。同时由于经扫描模块102扫描出来的画面为倒像画面，借助扩瞳模块103和目标位置105的设置，可以将倒像画面先旋转180°后再旋转180°后直接成像在人眼视网膜D处，进而保证用户的视觉体验为正像，无需软件上将图像数据反向。

本发明实施例通过在扫描模块的出光路径上设置扩瞳模块，扩瞳模块接收扫描模块输出的扫描光束，并对扫描光束进行出光角度调整生成扩瞳光束后出射，保证扩瞳光束进入波导模块的耦入效率，波导模块接收扩瞳光束并将扩瞳光束传递至目标位置，保证扩瞳光束在目标位置的成像效果。

可选的，出光模块101至少包括激光单元、准直单元、合束单元和匀光单元；激光单元包括分别出射不同波长激光光束的第一激光单元、第二激光单元和第三激光单元，第一激光单元出射第一波长激光光束，第二激光单元出射第二波长激光光束，第三激光单元出射第三波长激光光束；准直单元位于激光单元的出光路径上，用于接收第一波长激光光束、第二波长激光光束和第三波长激光光束并对第一波长激光光束、第二波长激光光束和第三波长激光光束进行出光角度调整，分别调整为第一波长平行激光光束、第二波长平行激光光束和第三波长平行激光光束出射；合束单元位于准直单元的出光路径上，用于接收第一波长平行激光光束、第二波长平行激光光束和第三波长平行激光光束，并进行合束后生成合束高斯光束出射；匀光单元位于合束单元的出光路径上，用于接收合束高斯光束，并对合束高斯光束进行匀光调整生成合束平顶光束出射。

其中，出光模块101包括激光单元以及位于出光路径上的准直单元、合束单元和匀光单元，激光单元包括第一激光单元、第二激光单元和第三激光单元，第一激光单元出射第一波长激光光束，第二激光单元出射第二波长激光光束，第三激光单元出射第三波长激光光束，即分别为红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器，进而产生红色激光、绿色激光和蓝色激光，以保证成像显示效果。第一波长激光光束、第二波长激光光束和第三波长激光光束入射至准直单元进行出光角度调整，将各激光单元产生的激光变为平行光，形成第一波长平行激光光束、第二波长平行激光光束和第三波长平行激光光束，进而进入合束单元对三种不同波长的激光光束进行合束，形成合束高斯光束出射，合束单元可以为合束棱镜或者独立的透反镜组合，具体可以根据实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。此时的合束高斯光束的能量分部不均匀，影响后续成像均匀性，因此需要设置匀光单元，匀光单元接收合束高斯光束，并对光束进行整形，形成均匀的圆形光斑，即形成合束平顶光束输出，保证合束光束的能量分部均匀，匀光单元可以为直角棱镜组合，保证光束调整效果，进而保证后续成像显示效果。

可选的，图2为本发明实施例提供的一种扩瞳模块的结构示意图，如图2所示，扩瞳模块103包括沿光轴从扫描模块102指向波导模块104方向，依次排列的第一透镜111、第二透镜112、第三透镜113和第四透镜114；第一透镜111为正光焦度透镜，第二透镜112为负光焦度透镜，第三透镜113为正光焦度透镜，第四透镜114为正光焦度透镜。

其中，光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组)。在本实施例提供的扩瞳模块103中，可以将各个透镜位置固定后，合理配置扩瞳模块103中各透镜的光焦度，有利于校正像差，同时提高通光效率，保证成像效果。

此外，第一透镜111、第二透镜112、第三透镜113和第四透镜114可以均为球面透镜，材料可以为玻璃，具体材料可以根据实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。

可选的，继续参考图2，第一透镜111的物侧面1111为平面，第一透镜111的像侧面1112为凸面；第二透镜112的物侧面1121为凸面，第二透镜112的像侧面1122为凹面；第三透镜113的物侧面1131为凸面，第三透镜113的像侧面1132为平面；第四透镜114的物侧面1141为平面，第四透镜114的像侧面1142为凸面。

其中，合理设置第一透镜111、第二透镜112、第三透镜113和第四透镜114的面型，控制光线的入射角，避免光能量损失过多，同时可以调整光线的发的出光角度，保证出光面积，满足成像要求。同时第一透镜111、第三透镜113和第四透镜114中均设置有平面，有利于透镜的加工，降低扩瞳模块103的制备成本。

可选的，继续参考图2，第一透镜111的物侧面1111的光轴中心与第一透镜111的像侧面1112的光轴中心之间的距离为D1,第二透镜112的物侧面1121的光轴中心与第二透镜112的像侧面1122的光轴中心之间的距离为D2，第三透镜113的物侧面1131的光轴中心与第三透镜113的像侧面1132的光轴中心之间的距离为D3，第四透镜114的物侧面1141的光轴中心与第四透镜114的像侧面1142的光轴中心之间的距离为D4,其中，1.1mm≤D1≤1.8mm，2.0mm≤D2≤3.7mm，1.2mm≤D3≤1.9mm，1.1mm≤D4≤1.8mm。

其中，通过合理设置第一透镜111、第二透镜112、第三透镜113和第四透镜114的中心厚度，合理控制扩瞳模块103的口径，有利于校正像差，进而保证成像效果。

可选的，第一透镜111的折射率为Nd1，阿贝数为Vd1；第二透镜112的折射率为Nd2，阿贝数为Vd2；第三透镜113的折射率为Nd3，阿贝数为Vd3；第四透镜114的折射率为Nd4，阿贝数为Vd4；其中，1.81≤Nd1≤1.86；18≤Vd1≤27；1.80≤Nd2≤1.85；18≤Vd2≤27；1.82≤Nd3≤1.86；18≤Vd3≤27；1.81≤Nd4≤1.88；18≤Vd4≤27。

其中，折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，主要用来描述材料对光的折射能力，不同的材料的折射率不同。阿贝数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的色散越轻微，阿贝数越大。如此，通过搭配设置扩瞳模块103中各透镜的折射率和阿贝数，保证前后透镜的入射角大小的均衡性，以降低镜头的敏感性，提高生产的可能性。

可选的，第一透镜111的像侧面1112的曲率半径为R12；第二透镜112的物侧面1121的曲率半径为R21，第二透镜112的像侧面1122的曲率半径为R22；第三透镜113的物侧面1131的曲率半径为R31；第四透镜114的像侧面1142的曲率半径为R42；其中，-12.6mm≤R12≤-7.3mm；-4.9mm≤R21≤6.4mm，2.8mm≤R22≤4.4mm；6.1mm≤R31≤8.9mm；-37mm≤R42≤-22mm。

其中，曲率半径的单位均为毫米(mm)，通过设置第一透镜111的像侧面1112的曲率半径为R12，满足-12.6mm≤R12≤-7.3mm；第二透镜112的物侧面1121的曲率半径为R21，满足-4.9mm≤R21≤6.4mm，第二透镜112的像侧面1122的曲率半径为R22，满足2.8mm≤R22≤4.4mm；第三透镜113的物侧面1131的曲率半径为R31，满足，6.1mm≤R31≤8.9mm；第四透镜114的像侧面1142的曲率半径为R42，满足，其中，-37mm≤R42≤-22mm，通过优化第一透镜111、第二透镜112、第三透镜113和第四透镜114的形状有利于提升成像质量。同时使得第二透镜112的像侧面1122和第三透镜113的物侧面1131朝向同一方向弯曲，有利于实现扩瞳模块103的小型化设计。

可选的，图3为本发明实施例提供的一种光学投影系统的成像原理示意图。如图1、图2、图3，扫描模块102的出光面与第一透镜111的物侧面1111的光轴中心之间的距离为L0,第一透镜111的像侧面1112的光轴中心至第二透镜112的物侧面1121的光轴中心之间的距离为L1,第二透镜112的像侧面1122的光轴中心至第三透镜113的物侧面1131的光轴中心之间的距离为L2,第三透镜113的像侧面1132的光轴中心至第四透镜114的物侧面1141的光轴中心之间的距离为L3,第四透镜114的像侧面1142的光轴中心至波导模块104的耦入区之间的距离为L4；其中，5mm≤L0≤6mm，L1≤1mm；1.2mm≤L2≤2.1mm，15mm≤L3≤25mm；1mm≤L4≤5mm。

其中，扫描模块102的出光面与第一透镜111的物侧面1111的光轴中心之间的距离L0可以理解为扫描模块102的出光面到第一透镜111的物侧面1111的中心轴向距离或者入瞳位置A与第一透镜111的物侧面1111之间的距离，合理控制扫描模块102与第一透镜111之间的距离，保证经扫描模块102出射的扫描光束能够被第一透镜111接收，进而保证对后续输出扩瞳光束的光通量。通过约束扫描透镜出光面与第一透镜111的物侧面1111之间的距离、扩瞳模块103中各透镜之间的距离以及第四透镜114的像侧面1142与波导模块104的耦入区之间的距离，能够使透镜结构更加紧凑，在实现高像质的同时保持扩瞳模块103的有效焦距在合理范围内。通过以上参数设计，使得扩瞳模块103的成像面大致位于目标位置105，即人眼视网膜D上。容易理解地，图4为本发明实施例提供的一种人眼成像示意图，当正向物体经人眼前部的晶状体C成像在人眼视网膜D上为倒像时，经视神经到达大脑后人的观测体验为正像。扫描模块102扫描出倒像画面在中间像面B上相对于原始画面旋转了180度，若该中间像面B处为人眼视网膜D，则用户观感实际是倒像画面。本申请通过将第一透镜111、第二透镜112、第三透镜113邻近设置并在第三透镜113与第四透镜114之间设置较大间距，从而能够配合人眼晶状体C将画面再次成像在人眼视网膜D上，此时画面又旋转了180度，人眼视网膜D上的成像画面变成了倒像画面，用户观感则是正像画面。通过扩瞳模块103中各透镜的距离设计，使得成像画面多一次角度倒转，解决初始扫描画面倒像的问题，无需软件对图像数据进行反向，保证用户的视觉体验。

可选的，扫描模块102由两个单轴MEMS振镜组成或者由双轴MEMS振镜组成。其中扫描模块102可以根据实际设计需求进行选择，进而实现二维激光光束扫描成像，进而保证后续成像效果，提升用户的视觉体验。

可选的，目标位置105为人眼视网膜D，扩瞳光束传递至人眼视网膜D并成像。

其中，目标位置105可以为人眼视网膜D，进而保证扩瞳光束传递至人眼视网膜D的成像显示效果。由于经扫描模块102扫描出来的画面为倒像画面，结合人眼的结构，并借助扩瞳模块103和目标位置105的设置，可以将倒像画面先旋转180°后再旋转180°后直接成像在人眼视网膜D处，进而保证用户的视觉体验为正像，无需软件上将图像数据反向。

示例性的，表1以一种可行的实施方式，详细说明了本发明实施例提供的扩瞳模块103中各个透镜的具体光学物理参数。

表1扩瞳模块103的第一种光学物理参数的设计值

表2以另一种可行的实施方式，详细说明了本发明实施例提供的扩瞳模块103中各个透镜的具体光学物理参数。

表2扩瞳模块103的第一种光学物理参数的设计值

其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号为1和2的面分别为第一透镜111的物侧面1111和像侧面1112，面序号为3和4的面分别为第二透镜112的物侧面1121和像侧面1122，依次类推。曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。PL代表该表面为平面，无限代表曲率半径为无穷大。材料(Nd)代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力；材料(Vd)代表阿贝数，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。

光学投影设备包括上述实施例中任一项所述的光学投影系统100。光学投影设备可以为车载抬头显示(Head Up Display，HUD)设备、穿戴式增强现实(Augmented Reality，AR)设备。

需要说明的是，由于本实施例提供的光学投影设备包括如本发明实施例提供的任意所述的光学投影系统，其具有光学投影系统相同或相应的有益效果，此处不做赘述。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学投影系统，其特征在于，包括：出光模块、扫描模块、扩瞳模块和波导模块；

所述出光模块用于出射合束平顶光束；

所述扫描模块位于所述合束平顶光束的出光路径上，用于接收所述合束平顶光束并对所述合束光束进行扫描生成扫描光束后出射；

所述扩瞳模块位于所述扫描光束的出光路径上，用于接收所述扫描光束，并对所述扫描光束进行出光角度调整生成扩瞳光束后出射；

所述波导模块位于所述扩瞳光束的出光路径上，用于接收所述扩瞳光束并将所述扩瞳光束传递至目标位置。

2.根据权利要求1所述的光学投影系统，其特征在于，所述出光模块至少包括激光单元、准直单元、合束单元和匀光单元；

所述激光单元包括分别出射不同波长激光光束的第一激光单元、第二激光单元和第三激光单元，所述第一激光单元出射第一波长激光光束，所述第二激光单元出射第二波长激光光束，所述第三激光单元出射第三波长激光光束；

所述准直单元位于所述激光单元的出光路径上，用于接收所述第一波长激光光束、所述第二波长激光光束和所述第三波长激光光束并对所述第一波长激光光束、所述第二波长激光光束和所述第三波长激光光束进行出光角度调整，分别调整为第一波长平行激光光束、第二波长平行激光光束和第三波长平行激光光束出射；

所述合束单元位于所述准直单元的出光路径上，用于接收第一波长平行激光光束、第二波长平行激光光束和第三波长平行激光光束，并进行合束后生成合束高斯光束出射；

所述匀光单元位于所述合束单元的出光路径上，用于接收合束高斯光束，并对所述合束高斯光束进行匀光调整生成合束平顶光束出射。

3.根据权利要求1所述的光学投影系统，其特征在于，所述扩瞳模块包括沿光轴从所述扫描模块指向所述波导模块方向，依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；

所述第一透镜为正光焦度透镜，所述第二透镜为负光焦度透镜，所述第三透镜为正光焦度透镜，所述第四透镜为正光焦度透镜。

4.根据权利要求3所述的光学投影系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面为平面，所述第一透镜的像侧面为凸面；所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为平面；所述第四透镜的物侧面为平面，所述第四透镜的像侧面为凸面。

5.根据权利要求3所述的光学投影系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的光轴中心与所述第一透镜的像侧面的光轴中心之间的距离为D1,所述第二透镜的物侧面的光轴中心与所述第二透镜的像侧面的光轴中心之间的距离为D2，所述第三透镜的物侧面的光轴中心与所述第三透镜的像侧面的光轴中心之间的距离为D3，所述第四透镜的物侧面的光轴中心与所述第四透镜的像侧面的光轴中心之间的距离为D4,其中，1.1mm≤D1≤1.8mm，2.0mm≤D2≤3.7mm，1.2mm≤D3≤1.9mm，1.1mm≤D4≤1.8mm。

6.根据权利要求3所述的光学投影系统，其特征在于，所述第一透镜的折射率为Nd1，阿贝数为Vd1；所述第二透镜的折射率为Nd2，阿贝数为Vd2；所述第三透镜的折射率为Nd3，阿贝数为Vd3；所述第四透镜的折射率为Nd4，阿贝数为Vd4；

其中，1.81≤Nd1≤1.86；18≤Vd1≤27；1.80≤Nd2≤1.85；18≤Vd2≤27；1.82≤Nd3≤1.86；18≤Vd3≤27；1.81≤Nd4≤1.88；18≤Vd4≤27。

7.根据权利要求3所述的光学投影系统，其特征在于，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为R12；所述第二透镜的物侧面的曲率半径为R21，所述第二透镜的像侧面的曲率半径为R22；所述第三透镜的物侧面的曲率半径为R31；所述第四透镜的像侧面的曲率半径为R42；

其中，-12.6mm≤R12≤-7.3mm；-4.9mm≤R21≤6.4mm，2.8mm≤R22≤4.4mm；6.1mm≤R31≤8.9mm；-37mm≤R42≤-22mm。

8.根据权利要求3所述的光学投影系统，其特征在于，所述扫描模块的出光面与所述第一透镜的物侧面的光轴中心之间的距离为L0,所述第一透镜的像侧面的光轴中心至所述第二透镜的物侧面的光轴中心之间的距离为L1,所述第二透镜的像侧面的光轴中心至所述第三透镜的物侧面的光轴中心之间的距离为L2,所述第三透镜的像侧面的光轴中心至所述第四透镜的物侧面的光轴中心之间的距离为L3,所述第四透镜的像侧面的光轴中心至所述波导模块的耦入区之间的距离为L4；

其中，5mm≤L0≤6mm，L1≤1mm；1.2mm≤L2≤2.1mm，15mm≤L3≤25mm；1mm≤L4≤5mm。

9.根据权利要求1所述的光学投影系统，其特征在于，所述目标位置为人眼视网膜，所述扩瞳光束传递至所述人眼视网膜并成像。

10.一种光学投影设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的光学投影系统。