緊湊穿透式視頻眼鏡光學系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、視頻眼鏡是現(xiàn)代顯示領(lǐng)域一種全新的顯示技術(shù)。隨著虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)的迅猛發(fā)展以及信息化部隊裝備的需要，視頻眼鏡的地位日漸重要起來，其在很多領(lǐng)域都有著非常廣泛的應用。其中，穿透式視頻眼鏡在近幾年更是取得了巨大的進展，成為穿戴式技術(shù)領(lǐng)域的重中之重。
　　本文從穿透式視頻眼鏡光學系統(tǒng)的基本原理出發(fā)，針對現(xiàn)有波導結(jié)構(gòu)所存在的問題，提出了一種全新的層疊陣列波導光學系統(tǒng)，設(shè)計了一款適合電子消費領(lǐng)域應用的緊湊型穿透式視頻眼鏡。論文取得主要成果

2、如下:
　　論文首先對穿透式頭戴顯示器的光學系統(tǒng)進行了詳盡地理論研究，從厚度、眼動范圍、視場等參數(shù)出發(fā)對曲面鏡式和波導式光學系統(tǒng)的特點進行了比較分析;在此基礎(chǔ)上進一步研究了波導式光學系統(tǒng)，分析了波導結(jié)構(gòu)與視場的關(guān)系，確定了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　論文針對半透半反面波導所存在的鬼像問題，設(shè)計了一種具有特殊反射膜的層疊陣列波導;然后從反射膜設(shè)計的角度研究了波導反射面角度的選擇范圍，推導了波導厚度、反射面?zhèn)€數(shù)與視場的關(guān)系，分析了單個反射面

3、的有效孔徑和相鄰反射面的間距。
　　論文在此基礎(chǔ)上對穿透式視頻眼鏡的照明系統(tǒng)以及目鏡系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計，從調(diào)制傳遞函數(shù)、點列圖、場曲、畸變和色差等方面進對目鏡系統(tǒng)的成像質(zhì)量行了分析，照明系統(tǒng)達到的能量利用率為19％，均勻性為92.3％。
　　論文制造加工出了穿透式視頻眼鏡，其光學系統(tǒng)參數(shù)為:LCoS微顯示器分辨率為852×480，光學系統(tǒng)總重量135g，在20mm出瞳距離和8mm×8mm眼動范圍內(nèi)可以實現(xiàn)30°視場，在驅(qū)動電