轻量化头戴显示器光学系统设计

• 作者: 乔亚 吕向博 朱菁 李璟 李登高 杨宝喜 王振 路远 魏张帆
• 来源期刊: 光学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 光学设计 初始结构 头戴显示器 光学系统 光学加工与检测
• 年，卷（期）: 2015,（10）
• 所属期刊栏目: 光学设计与制造
• 页码范围: 219-226
• 页数: 8页
• 分类号: TN27|TN202
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS201535.1022007

摘要

虚拟现实头戴显示器(HMD)的光学系统应具有较大的视场角和出瞳,同时应具有重量轻和厚度薄的特性,从而适应人体的佩戴需要.为了同时满足这些要求,详细描述了一种基于初级像差理论的头戴显示器光学系统设计方法.根据这个方法,用两种聚合物材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC),设计了双片式的头盔系统,其出瞳直径为8 mm,视场角为70°.系统总长小于70 mm,镜头的总质量小于30 g.全视场相对照度大于0.4,其轴上像差和轴外像差都得到了有效校正,边缘视场点列图光斑半径在70 μm左右,各个视场的调制传递函数(MTF)曲线分布较为均匀,同时中心视场和边缘视场的MTF值在8 cycle/mm处分别为0.6和0.4左右,最大畸变小于2％,实际加工的系统对标准分辨率板的成像像质能够满足使用要求.