折/衍混合自由曲面式头戴显示器光学系统设计

摘要：

为解决传统头戴式显示器大视场、大出瞳距与小型、轻量化之间的矛盾,设计了折/衍混合自由曲面式头戴显示器的光学系统.利用衍射元件的特殊色散特性校正系统色差;选取最佳的自由曲面面型组合校正系统的像散、彗差和畸变;由光学塑料(PMMA)注塑成型的自由曲面棱镜形成离轴结构,使光学系统结构紧凑、便于装调.设计得到的光学系统出瞳距离为17.4 mm,出瞳直径为4 mm,对角线视场为55°,光学系统的点斑RMS半径小于30 μm,各视场光学调制传递函数在30 lp/mm时大于0.1,系统畸变小于10%.实际分析结果表明,该系统具有良好的成像质量,系统像差特性满足目镜系统的成像要求,可以满足虚拟现实各领域的实际需求.

关键词：头戴式显示器、虚拟现实、自由曲面、折/衍混合系统、光学设计

所属期刊栏目：19

分类号：TN141(真空电子技术)

资助基金：国家863高技术研究发展计划资助项目2007AA122110;国家自然科学基金资助项目60977001

在线出版日期：2011-07-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：508-514