【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学设备，尤其涉及一种光学投影系统及装置。
技术介绍
1、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。
2、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。
技术实现思路
1、本专利技术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。
2、根据本专利技术的一方面，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；
3、所述出光模块用于出射合束平顶光束；
4、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；
5、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
6、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。
7、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；
8、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；
9、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；
10、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；
11、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。
12、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；
13、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。
14、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。
15、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。
16、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；
17、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。
18、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；
19、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。
20、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；
21、其中，5mm≤l0≤6mm，l1≤1mm；1.2mm≤l2≤2.1mm，15mm≤l3≤25mm；1mm≤l4≤5mm。
22、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。
23、根据本专利技术的另一方面，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。
24、本专利技术实施例的技术方案，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。
25、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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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；
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；
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；
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
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；
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；
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；
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。
...【技术特征摘要】
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；
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；
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；
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。
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宁，司继成，
申请(专利权)人：苏州龙马璞芯芯片科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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