基于双棱镜结构的双通道头盔显示光学系统设计

摘要：

针对头盔显示系统高像质、全彩显示、结构简单紧凑的应用需求,提出双自由曲面棱镜结构,利用离轴折/反射的原理,设计了一款双通道头盔显示光学系统.通过自定义约束函数,构建了双棱镜模型,运用矩形阵列光瞳采样算法结合矢量像差理论,迭代优化了离轴非旋转对称系统.所设计的投影和透射双通道系统工作波段为400～700 nm,出瞳直径为8.5 mm,出瞳距离为21 mm,体积为41.5 mm×31.5 mm×14.1 mm.投影通道视场为45°,全视场调制传递函数值在61 lp/mm处大于0.3,透射通道视场为52°,全视场调制传递函数值在30 cycle/(°)处大于0.4.对双通道系统进行了眼球动态像质分析,结果表明,在出瞳直径范围内,人眼所接收到的像质基本不受眼球姿态的影响.该双棱镜结构为下一代双通道头盔显示系统提供了可参考的设计方向.

关键词：光学设计、头盔显示器、自由曲面棱镜、离轴光学系统、双通道系统

所属期刊栏目：60

分类号：O439(光学)

资助基金：陕西省自然科学基础研究计划项目;陕西省教育厅重点实验室科研计划项目

在线出版日期：2023-05-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：259-267