半透膜阵列平板波导式头戴显示器光学系统设计

发布时间：2018-04-01 02:32

  本文选题：光学设计　切入点：平板光波导　出处：《光学学报》2014年09期

【摘要】：为实现头戴显示器(HMD)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36g,视场为15°×20°,出瞳7mm×12mm,畸变小于0.13%,点斑均方根半径小于3.75μm,波像差均方根小于0.045λ,各视场光学调制传递函数在40lp/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。
[Abstract]:In order to realize the light and miniaturization of headwear display, a new type of half-permeable film array planar waveguide HMD optical system is designed. Two semi-permeable film array waveguides are placed vertically to realize the pupil expansion of the eyepiece. The small pupil eyepiece can meet the needs of HMD, and reduce the volume of eyepiece and reduce the weight of the system. The imaging quality and irradiance distribution of the system are discussed. The total weight of the system is about 36g, the field of view is 15 掳脳 20 掳, the pupil 7mm 脳 12mm, the distortion is less than 0.13um, the root mean square radius of spot spot is less than 3.75 渭 m, the root mean square of wave aberration is less than 0.045 位, and the optical modulation transfer function of each field of view is as follows:. The 40lp/mm time is greater than 0.58. the results show that, The half-permeable film array planar waveguide device can effectively expand the pupil of eyepiece, and the system can meet the requirements of HMD.
【作者单位】： 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学院大学;
【基金】：国家863计划(2013AA03A116) 院地合作项目(2011CJT0004) 吉林省科技发展计划(20125092)
【分类号】：TN873

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本文编号：1693610