具有扩展边缘的双视场自由曲面棱镜头盔显示器用光学系统

摘要

利用光学自由曲面，设计了包含自由曲面棱镜和自由曲面透镜的光学系统，结合微型显示器，构成头盔显示器用光学系统。通过自由曲面透镜和微型显示器实现用于虚拟现实的光学头盔显示器，通过自由曲面棱镜和自由曲面透镜实现用于增强现实光学头盔显示器。在设计过程中，采用扩展边缘的新颖结构，使光学元件的实际尺寸大于设计尺寸；同时结合人眼的生理特征，对投影系统和透视系统分别采用了不同的视场角，并且使投影系统的视场角小于或等于透视系统的视场角，从而增加了头盔显示器的使用舒适度。最后，根据工程需求，将两光学元件的底部面设计在一个平面内，同时设计了卡槽，两者相互结合，保证镀膜和胶合工艺的高精度要求。