基于拼接非球面的头戴显示器的设计

来源：激光技术杂志2025年第4期北京时间：

作者：柏香虎, 陈瑾, 于洋, 刘雪峰

摘要：为了设计出具有更大视场、更高成像质量且结构轻巧的头戴显示器以满足高端场合的需求，采用拼接非球面和折叠光路系统设计了两片式头戴显示器。该光学系统使用两片透镜，包含一个拼接非球面、一个平面和两个球面，4个表面分别镀半透半反膜、相位延迟膜、偏振反射膜以及减反膜。先通过像差理论计算出初始结构，然后引入拼接非球面以进一步提高边缘视场的成像质量，并对设计结果进行了公差分析。结果表明，软件仿真后光学系统的全视场角达到100°，边缘视场在奈奎斯特频率处调制传递函数大于0.3，出瞳直径为8 mm，出瞳距离为14 mm，从眼瞳到像源，系统总长不超过30 mm，两片透镜的总质量仅为21.0 g。采用拼接非球面和折叠光路能明显提升头戴显示器的性能，可为大视场高成像质量头带显示器的研究提供参考。

关键词：光学设计, 头戴显示器, 折叠光路, 拼接非球面