双自由曲面大视场头盔显示光学系统设计

发布时间：2017-09-22 19:04

  本文关键词：双自由曲面大视场头盔显示光学系统设计

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【摘要】：视场大小是评价头盔显示器在虚拟现实等领域的关键性能指标,为了克服视场增加带来各类像差急剧增大的困难,提出了一种基于双自由曲面的大视场头盔显示光学系统。首先,分析了双椭球结构实现大视场与低畸变的基本原理,指出了其难以校正除畸变以外其他像差的原因。接着,提出根据系统对称性和光路走向采用竖直方向对称、水平方向不对称的自由曲面反射镜校正离轴像差,完成了基于双自由曲面反射镜的大视场头盔显示光学系统设计。系统视场范围为106.3°(H)×80°(V),最大相对畸变为6.97%,出瞳直径8 mm,点眼距19 mm。单目系统向外倾斜8°时,双目视场范围为122.3°(H)×80°(V),双目重叠视场为90.3°(H)×80°(V),瞳距在55~71 mm范围内可调节。对系统性能分析结果表明:相比双椭球结构,系统成像质量得到较大提高;视场范围和相对畸变满足虚拟现实领域的应用要求。
【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;中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室;
【关键词】： 头盔显示器 大视场 自由曲面 光学设计
【基金】：国防基础科研计划(B1720132001)
【分类号】：TN873
【正文快照】： 0引言头盔显示器(HMD)是虚拟现实技术中的关键设备,承担着视觉信息的模拟仿真,广泛应用于航空航天、军事训练、虚拟设计、仿真、医疗、教育、娱乐等领域[1-4]。不论是沉浸式虚拟现实还是增强型虚拟现实,头盔显示器都起着极为重要的作用。头盔显示器的视场大小决定着虚拟现实技

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本文编号：902522