投影显示光学系统技术研究

论文摘要

针对现代头盔显示系统对于高像质,轻小型的要求,介绍了投影式头盔显示系统的概念。投影式头盔显示系统由安置在头盔上的一对投影物镜,一个分光镜,一个微显示器和一个置于外界空间的后反射材料屏幕组成。后反射屏幕用于投影显示器上,微型投影物镜取代了目视系统,这种设计比传统的HMD易于校正轴外像差,后反射材料特性是射向材料表面的光线按原路返回直接成像于眼睛,而无需目视系统。投影显示器是传统头盔的一大突破,代表未来头盔显示器的发展趋势。本文描述了投影显示的工作原理和光学结构,并对其后反射特性做了论述。最后,设计了一个带有衍射面的,可用于投影显示系统的投影物镜。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 传统头盔显示器及其存在的问题
• §1.3 本文所做的主要工作
• 第二章 头盔显示技术
• §2.1 头盔显示器的发展过程
• §2.2 头盔显示器的结构
• 2.2.1 图象信息显示源
• 2.2.2 图象成象的光学系统
• 2.2.3 定位传感系统
• 2.2.4 电路控制及连接系统
• 2.2.5 头盔及配重装置
• §2.3 头盔显示器的分类
• §2.4 头盔显示器的应用领域
• §2.5 头盔显示器发展趋势
• 第三章 目镜式头盔显示光学系统
• §3.1 目镜系统基本特点和像差特性
• §3.2 目镜系统结构分析
• 3.2.1 目镜系统的分类
• 3.2.2 目镜系统的结构分析
• §3.3 目镜头盔中的光学系统
• §3.4 HMD目镜系统的局限性
• 第四章 投影显示技术
• §4.1 投影显示技术
• §4.2 后反射屏技术
• 4.2.1 后向反射的原理
• 4.2.2 影响后向反射性能的主要因素
• §4.3 衍射光学元件
• 4.3.1 二元光学概念
• 4.3.2 二元光学基本原理
• 4.3.3 衍射光学元件的成像特性
• 4.3.4 衍射光学元件的制造技术
• 第五章 投影式头盔显示器光学系统设计
• §5.1 设计目标
• §5.2 优化设计过程
• §5.3 设计结果及分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献