發(fā)布時間：2021-08-05 01:49

　　頭盔顯示器技術源于20世紀初的軍事需求,隨著科學技術的不斷發(fā)展逐漸演變?yōu)槭且环N集成光學、信號處理、計算機科學及精密機械等現(xiàn)代科學的全新顯示技術,作為生活和工作的一種補充已經(jīng)在教育培訓、醫(yī)療保健和休閑娛樂等領域得到廣泛應用,并且在其余領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系統(tǒng)設計,并提出一種基于自由曲面的新結構形式的雙焦面頭盔顯示器光學系統(tǒng)設計方案。文章首先在大量文獻調研基礎上,研究了國內外頭盔顯示器在軍、民兩領域和自由曲面發(fā)展應用的情況,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系統(tǒng)中的矢量像差與其分布特性并結合人眼特性與不同應用需求,對頭盔顯示器光學系統(tǒng)視場、出瞳和畸變等性能參數(shù)進行了分析。隨后結合參數(shù)分析與應用需求進行了以下頭盔顯示器光學系統(tǒng)的設計工作:（1）分別設計了自由曲面棱鏡結構和離軸合成器結構兩種不同結構形式的頭盔顯示器光學系統(tǒng)。對XY多項式和Zernike多項式進行了詳細研究,并在進行離軸合成器結構系統(tǒng)設計時,分別使用非球面和自由曲面表征的結合器面型設計了兩個光學系統(tǒng)進行對比。其中以自由曲面為表征光學面的系統(tǒng)MTF得到... 

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

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：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，且能同時觀看真實場景和虛擬影像，由于該設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活動，其另一個名字也被稱為“達摩克利斯之劍”。它在當時是革命性的，并為當今常見的運動跟蹤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列出了部分機載HMD半個世紀以來的發(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構在進行頭盔顯示技術的研究，至今經(jīng)過多年的發(fā)展，國外頭盔顯示技術已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展和進步。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機載頭盔顯示器光學系統(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，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)品在當時擁有出色的分辨率且其可提供無閃爍的3D畫面，在當時被喻為“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顯示設備，又在同年，Google推出了一款名為Googleglass智能穿戴設備，其使用的是幾何光波導技術，使得眼鏡變得非常輕薄，這在當時掀起了頭戴智能設備一輪新的浪潮。


本文編號：3322817