半透膜阵列平板波导式头戴显示器光学系统设计

摘要：

为实现头戴显示器(H MD)的轻小型化,设计了一种新型的半透膜阵列平板波导式HMD光学系统.利用两个互相垂直放置的半透膜阵列波导实现了目镜出瞳的扩展,使得小出瞳目镜即可满足HMD使用需求,在缩小目镜体积的同时减轻了系统重量.通过对半透膜阵列平板波导结构的理论分析和光学系统建模,讨论了系统成像质量和出瞳辐照度分布规律.该系统总重约36 g,视场为15°×20°,出瞳7 mm×12 mm,畸变小于0.13％,点斑均方根半径小于3.75 μm,波像差均方根小于0.045λ,各视场光学调制传递函数在40 lp/mm时大于0.58.结果表明,半透膜阵列平板波导装置能够有效扩展目镜出瞳,该系统能够满足HMD的使用要求.

关键词：光学设计、平板光波导、出瞳扩展、头戴显示器、半透膜阵列

所属期刊栏目：34

分类号：TN27(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家高技术研究发展计划（863计划）;院地合作项目;吉林省科技发展计划

在线出版日期：2014-10-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：216-221