本文關(guān)鍵詞：雙自由曲面大視場頭盔顯示光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：視場大小是評價頭盔顯示器在虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的關(guān)鍵性能指標(biāo),為了克服視場增加帶來各類像差急劇增大的困難,提出了一種基于雙自由曲面的大視場頭盔顯示光學(xué)系統(tǒng)。首先,分析了雙橢球結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大視場與低畸變的基本原理,指出了其難以校正除畸變以外其他像差的原因。接著,提出根據(jù)系統(tǒng)對稱性和光路走向采用豎直方向?qū)ΨQ、水平方向不對稱的自由曲面反射鏡校正離軸像差,完成了基于雙自由曲面反射鏡的大視場頭盔顯示光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)視場范圍為106.3°(H)×80°(V),最大相對畸變?yōu)?.97%,出瞳直徑8 mm,點(diǎn)眼距19 mm。單目系統(tǒng)向外傾斜8°時,雙目視場范圍為122.3°(H)×80°(V),雙目重疊視場為90.3°(H)×80°(V),瞳距在55~71 mm范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。對系統(tǒng)性能分析結(jié)果表明:相比雙橢球結(jié)構(gòu),系統(tǒng)成像質(zhì)量得到較大提高;視場范圍和相對畸變滿足虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
【作者單位】： 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;中國科學(xué)院大學(xué);中國航天員科研訓(xùn)練中心人因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 頭盔顯示器 大視場 自由曲面 光學(xué)設(shè)計(jì)
【基金】：國防基礎(chǔ)科研計(jì)劃(B1720132001)
【分類號】：TN873
【正文快照】： 0引言頭盔顯示器(HMD)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備,承擔(dān)著視覺信息的模擬仿真,廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事訓(xùn)練、虛擬設(shè)計(jì)、仿真、醫(yī)療、教育、娛樂等領(lǐng)域[1-4]。不論是沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)還是增強(qiáng)型虛擬現(xiàn)實(shí),頭盔顯示器都起著極為重要的作用。頭盔顯示器的視場大小決定著虛擬現(xiàn)實(shí)技

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本文編號：902522