光波导近眼显示系统性能优化技术研究

发布时间：2021-05-24 14:20

　　当今社会进入了信息多元化时代,为了增加信息量的获取,近眼显示技术应运而生,并且在军用和民用上都表现出其巨大的应用价值和潜力。基于光波导技术的近眼显示系统能为人眼提供必要信息的同时,又使人眼能够透过波导板观察到外景,成为了当下显示系统的关键技术和研究热点。采用波导元件可以使光学图像垂直偏转传播,这不但减小了光路传播距离,同时减少了系统中折反射镜的使用,从而有利于光学系统的简洁化和小型化设计,可满足未来高性能新型近眼显示系统的需求。然而,光波导采用阵列式的半反半透膜结构,其结构会导致出瞳不连续以及产生严重的鬼像等问题,最终影响系统的成像质量。因此,本课题对光波导近眼显示系统的性能优化具有重要意义。本文针对近眼显示系统的基本原理和光波导显示技术进行了深入的研究,制定了合理的系统性能指标,详细分析了光波导构型设计中出瞳、视场和波导尺寸的关系,然后针对传统波导结构的出瞳连续性问题和杂散光的形成原因进行了分析并提出了优化方案,最终提出了一种能够有效提高显示性能的光波导构型,同时设计了一套与光波导元件配套的目镜准直系统,使用光学元件数量少,结构紧凑,整个光波导显示系统得到了进一步的优化。最后,使用光... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状及分析
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 论文的结构安排
第二章 光波导显示系统基本原理
    2.1 光波导近眼显示系统成像原理
    2.2 近眼显示系统设计要求
        2.2.1 人眼的视觉特性
        2.2.2 视场
        2.2.3 出射光瞳
        2.2.4 准直性
        2.2.5 调制传递函数(MTF)
        2.2.6 畸变
        2.2.7 图像源
    2.3 显示系统性能指标
    2.4 本章小结
第三章 光波导目镜准直系统设计
    3.1 波导光学元件成像原理
        3.1.1 光的全反射原理
        3.1.2 波导传播原理
    3.2 波导板构型分析
    3.3 波导光学元件视场范围分析
        3.3.1 水平视场推导
        3.3.2 俯仰视场推导
    3.4 目镜光学系统设计
        3.4.1 显示视场
        3.4.2 出瞳孔径
        3.4.3 波长
        3.4.4 像质评价
    3.5 本章小结
第四章 波导元件杂散光分析以及优化设计
    4.1 杂散光仿真分析
    4.2 波导构型优化设计
        4.2.1 斜入射式构型
        4.2.2 角度选择膜设计
        4.2.3 出瞳连续性分析及优化
    4.3 波导板组合镜设计方案
    4.4 本章小结
第五章 光波导近眼显示系统仿真测试
    5.1 显示亮度均匀性仿真
        5.1.1 亮度均匀定义
        5.1.2 亮度均匀性仿真分析
    5.2 原理样机显示性能测试
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
硕士期间论文发表情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]全息波导头盔显示技术[J]. 曾飞,张新.  中国光学. 2014(05)
[2]头盔式单目微光夜视仪中光学系统的设计[J]. 尚华,刘钧,高明,毛翠丽,孟立庄.  应用光学. 2007(03)
[3]头盔显示器光学系统的研究[J]. 郜勇,周海宪,赵志敏.  电光与控制. 2002(03)
[4]军用头盔显示器技术初探[J]. 蒋庆全.  现代显示. 2001(02)
[5]全息头盔显示器光学技术[J]. 黄海.  电光与控制. 1993(01)

博士论文
[1]头盔显示器光学系统关键技术研究[D]. 李华.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015

硕士论文
[1]头盔式近眼显示技术研究[D]. 杨敏娜.西安工业大学 2012
[2]头盔显示器光学系统小型化设计[D]. 段庸.长春理工大学 2012
[3]基于平板波导的头盔显示技术研究[D]. 刘辉.浙江大学 2012
[4]基于双出射导光板设计及成型方法的研究[D]. 黄明波.华侨大学 2011
[5]非球面塑料光学镜片成型工艺仿真与优化[D]. 庄怀港.武汉理工大学 2006
[6]薄膜光波导新型成膜方法的研究[D]. 李小甫.武汉理工大学 2002



本文编号：3204335