大视场虚拟现实头戴显示器光学结构设计

为了满足用户对虚拟现实头戴显示器大视场和高分辨率的需求,采用逆向设计方法,通过理论计算与软件仿真,设计了一种同轴大视场虚拟现实型头戴显示器的光学结构。结果表明,每个通道采用3片非球面透镜,全视场角为90°,出瞳直径为8mm,出瞳距离为13mm,在奈奎斯特频率10.58lp/mm处调制传递函数大于0.3,最大畸变为6.1%;与参考文献相比,此结构分辨率高、畸变小、像差平衡合理。该设计为优化大视场头戴显示器的光学结构提供了参考。

轻小型头戴显示器的光学设计

目前头戴显示器体积大、重量大、视场角小,为了满足用户对轻小型头戴显示器的使用需求,以冉斯登目镜为初始结构,采用ZEMAX软件对其优化,并进行了像质评价和公差分析。结果表明,双目系统中的每个通道仅使用两片透镜,光学系统的最大视场角为80°,总长为54.24mm,最大畸变小于4.7%,两片透镜重量小于11.5g,与相关研究比较,增加了视场角和像素数量,减小了体积,提高了调制传递函数。该头戴显示器具有一定的市场前景,能够为轻小型头戴显示器的光学设计提供参考。