搜索
分类号：TN202密级：UDC：530编号：眼镜式微显示器光学系统设计研究Studyonglassesmicro-displaysopticalsystemdesign学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：物理电子学（080901）研究方向：光电子学与光电子技术申请学位级别：硕士指导教师：宋贵才副教授研究生：吴海清孙强研究员论文起止时间：2007.11—2008.12长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《眼镜式微显示器光学系统设计研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日指导导师签名：年月日I摘要作为新型图像信息显示器件，眼镜式微显示器在提供景象的全面信息方面具有很大的优势，它不仅作为个人应用显示器，还是紧凑型大屏幕投影系统设计的基础，由于平板显示器的迅速发展和普及，使得眼镜式微显示器在很大成度上克服了大重量、大体积、高功耗和高工作电压等缺点，使其应用前景更加广阔。由于其具有大画面、便携、不须手持、可体验视觉图像变化时全身心投入的临场感等特点，已被广泛应用于军事、娱乐、医疗、工程和模拟训练等领域。本文研究了塑料透镜在眼镜式为微显示器光学系统中的应用，设计了适用于眼镜式虚拟微显示器的全塑料（聚甲基丙烯酸甲脂－PMMA）光学系统。引入反射镜来折叠光路以缩短系统长度，引入衍射面，利用其负色散性和波面任意整形特性来消除系统色差及改善波前像差。该系统重量仅为9.8g。目视系统中需重点校正的像散和垂轴色差的昀大值分别为0.31mm和8.8μm，昀大畸变7%。系统昀小角分辨率为0.8mrad，全视场为32°。关键词：塑料透镜；光学设计；微显示器；头盔；衍射光学IIABSTRACTAsanewtypeofimageinformationdisplay,theglassesmicro-typedisplayshavegreatadvantagestoprovideacomprehensivepictureofinformation,Itnotonlyasapersonaldisplayapplications,butalsoasafoundationoflarge-screenprojectionsystem,duetotherapiddevelopmentandpopularizationofflatpaneldisplay,Theglassesmicro-displayshaveovercamelargedegreeontheweight,size,highpower,high-voltageandotherdisadvantageousness,sotheprospectsofapplicationwillbroader,becauseofitslargescreen,portable,donotneedtohandheld,experiencethevisualimage′sChanging,andothercharacteristics,Tthasbeenwidelyusedinmilitary,entertainment,medical,engineeringandsimulationtrainingandotherfields.Thepropertiesofplasticlensappliedinglassesmicro-typedisplayswerestudiedandaPolymethylmethacrylate(PMMA)opticalsystemforglasses-typedisplayswaspresented.Byusingareflector,thebeampathofthesystemisfolded,whichleadtoacompactstructure.Abinaryopticalelementisintroducedintothesystemtoeffectivelycorrectthechromaticaberrationandwavefrontaberration.Theimagingqualityisimproved,atthesametimesystemsizeandweightisgreatlyreduced.Thetotalweighoftheopticalsystemisjust9.8g,theastigmaticandlateralcolorwhichneedtocorrectinvisualsystemare0.31mmand8.8μmrespectively,andthedistortionislessthan7%.Thefullfieldofviewis32°andtheangu1arreso1utionis0.8mrad.Keywords:Plasticlens；Opticaldesign；Micro-typedisplays；Headmounteddisplay；DiffractiveopticsIII目录摘要ABSTRACT目录第一章绪论....................................................................................................................11.1引言..................................................................................................................................11.2头盔微显示器概况............................................................................................................11.3头盔微显示器的作用及发展趋势....................................................................................31.4国内外微显示器的研究状况............................................................................................41.5衍射光学元件在微显示器光学系统中的应用................................................................51.6眼镜式微显示器的应用领域...........................................................................................71.7本论文研究的内容............................................................................................................7第二章微显示器光学系统设计要求..................................................................................82.1人眼视觉............................................................................................................................82.2人眼光学系统模型..........................................................................................................102.3人因素对微显示光学系统参量的要求..........................................................................112.4图像源..............................................................................................................................162.5小结..................................................................................................................................17第三章微显示器光学系统形式........................................................................................183.1微显示器光学系统基本原理..........................................................................................183.2直视式与透视式微显示器光学系统..............................................................................193.3小结.................................................................................................................................21第四章衍射光学元件在眼镜式微显示器光学系统中的应用........................................224.1衍射光学元件概念..........................................................................................................224.2衍射光学元件像差特性..................................................................................................224.3衍射光学的色散性质......................................................................................................254.4衍射光学元件的衍射效率问题....................................................................