头盔显示器光学系统小型化设计

摘要

随着成像显示器件和光学设计技术的发展，头盔显示器作为一种常用的瞄准和观测设备被广泛的应用到了军事和民用生活的各个领域中。经过不断的研究和讨论，如何使传统头盔显示器变的更加轻便精准成为了现在光学设计者首要任务。作为头盔显示器的核心系统，光学系统设计的如何决定整体系统的性能好坏。想要完成头盔显示器的小型化设计，就要在设计光学系统的时候，不但考虑到如何使结构更加简便紧凑，还有考虑如何使系统加工和装配后佩戴起来更加舒适。这就要在设计时让系统各元件之间的位置协调，使整体结构重心适当。
　　本文不但论述了传统头盔显示器的结构组成和小型化设计的几种办法，还论述了设计头盔显示器时的双目叠加和系统视差校正等问题。在满足设计指标和实际使用要求的基础上在传统球面系统中引入非球面和自由曲面系统，校正系统像差，使头盔显示器光学系统更加简便和轻巧。
　　本文在应用软件ZEMAX的设计平台上，设计出了视场40°x30°；出瞳直径10mm；波长540～560nm；眼分辨率在0.88cycle/mrad空间频率处的调制传递函数(MTF)值大于0.1的头盔显示器光学系统。