發(fā)布時間：2021-08-05 01:49

　　頭盔顯示器技術(shù)源于20世紀(jì)初的軍事需求,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展逐漸演變?yōu)槭且环N集成光學(xué)、信號處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)及精密機(jī)械等現(xiàn)代科學(xué)的全新顯示技術(shù),作為生活和工作的一種補(bǔ)充已經(jīng)在教育培訓(xùn)、醫(yī)療保健和休閑娛樂等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,并且在其余領(lǐng)域的需求仍在日益增加。本文在此背景下開展研究工作,完成了多款頭盔顯示器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì),并提出一種基于自由曲面的新結(jié)構(gòu)形式的雙焦面頭盔顯示器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。文章首先在大量文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上,研究了國內(nèi)外頭盔顯示器在軍、民兩領(lǐng)域和自由曲面發(fā)展應(yīng)用的情況,展望了發(fā)展趨勢并表述了課題的背景與意義。隨后分析了離軸光學(xué)系統(tǒng)中的矢量像差與其分布特性并結(jié)合人眼特性與不同應(yīng)用需求,對頭盔顯示器光學(xué)系統(tǒng)視場、出瞳和畸變等性能參數(shù)進(jìn)行了分析。隨后結(jié)合參數(shù)分析與應(yīng)用需求進(jìn)行了以下頭盔顯示器光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作:（1）分別設(shè)計(jì)了自由曲面棱鏡結(jié)構(gòu)和離軸合成器結(jié)構(gòu)兩種不同結(jié)構(gòu)形式的頭盔顯示器光學(xué)系統(tǒng)。對XY多項(xiàng)式和Zernike多項(xiàng)式進(jìn)行了詳細(xì)研究,并在進(jìn)行離軸合成器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時,分別使用非球面和自由曲面表征的結(jié)合器面型設(shè)計(jì)了兩個光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對比。其中以自由曲面為表征光學(xué)面的系統(tǒng)MTF得到... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

頭盔先綜合槍

第1章緒論3線管(CRT)作為圖像源，可以產(chǎn)生立體效果，且能同時觀看真實(shí)場景和虛擬影像，由于該設(shè)備太重以至于必須將其安裝在天花板上來支撐，使用者的頭部被限制在狹小的空間內(nèi)活動，其另一個名字也被稱為“達(dá)摩克利斯之劍”。它在當(dāng)時是革命性的，并為當(dāng)今常見的運(yùn)動跟蹤HMD提供了基矗此后，各個國家便踴躍地投入到對于HMD的相關(guān)研究，先后在軍事和民用推出了多種型號的HMD。表1.1列出了部分機(jī)載HMD半個世紀(jì)以來的發(fā)展型號（Michael，2009；郜勇，2008），可以看出，國外在很早之前便已經(jīng)有很多國家與科研機(jī)構(gòu)在進(jìn)行頭盔顯示技術(shù)的研究，至今經(jīng)過多年的發(fā)展，國外頭盔顯示技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展和進(jìn)步。圖1.1頭盔先綜合槍Figure1.1HelmetIntegratedGun圖1.2薩瑟蘭和他發(fā)明的HMDFigure1.2I.E.SutherlandandhisHMD

第1章緒論5圖1.3機(jī)載頭盔顯示器光學(xué)系統(tǒng)發(fā)展示意圖Figure1.3Developmenthistoryofairbornehelmet-mounteddisplayopticalsystem在民用方面，日本的諸如Sony、Olympus、Nintendo等廠家均已推出多款各式各樣的HMD。1995年，日本游戲公司Nintendo推出一款名為“VirtualBoy”的游戲機(jī)，可以顯示黑紅兩種顏色。其外觀和佩戴如下圖1.4所示，雖然在市場上并不受待見，但此產(chǎn)品也是頭盔顯示技術(shù)首次在游戲行業(yè)的嘗試。2006年，eMagin發(fā)布了“eMaginZ8003DVisor”，這是世界上首款支持3D功能的頭盔顯示器，其原理是通過左右眼睛的視差特性讓兩邊的顯示器分別顯示帶有差異的畫面營造出立體的感覺，兩年后，eMagin給此款頭盔顯示器升級了OLED顯示面板，使顯示清晰度有了一定的提升；2011年Sony發(fā)布了“HMZ-T1”，這款產(chǎn)品在當(dāng)時擁有出色的分辨率且其可提供無閃爍的3D畫面，在當(dāng)時被喻為“個人專屬3D影院”。2012年，SMD公司發(fā)布了以兩塊硅基液晶屏（LCoS）為圖像源的雙目頭盔顯示器ST1080，是一款全高清的3D顯示設(shè)備，又在同年，Google推出了一款名為Googleglass智能穿戴設(shè)備，其使用的是幾何光波導(dǎo)技術(shù)，使得眼鏡變得非常輕薄，這在當(dāng)時掀起了頭戴智能設(shè)備一輪新的浪潮。


本文編號：3322817