離軸反射式光學(xué)結(jié)構(gòu)具有布局靈活、無中心遮攔、能夠折疊光路等優(yōu)點(diǎn),使其在頭戴顯示、視景顯示、超薄投影等顯示領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。隨著人們對(duì)離軸顯示系統(tǒng)的要求不斷提高,傳統(tǒng)的光學(xué)面型已經(jīng)無法滿足當(dāng)前光學(xué)設(shè)計(jì)的需求。自由曲面能夠?yàn)楣鈱W(xué)設(shè)計(jì)提供極大的自由度,并且能對(duì)光線的出射方向和照度的分布進(jìn)行局部的調(diào)整,目前已被廣泛地應(yīng)用在離軸顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。自由曲面面型計(jì)算方法和自由曲面離軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的研究,也是近年來光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文在對(duì)自由曲面的相關(guān)理論和技術(shù)進(jìn)行研究后,提出了一種以消像散原理為基礎(chǔ)的自由曲面面型的直接設(shè)計(jì)方法,能夠在全視場(chǎng)范圍內(nèi)校正像散,提升系統(tǒng)成像質(zhì)量。從而使系統(tǒng)達(dá)到更高的指標(biāo)和性能,或者在滿足相同的成像指標(biāo)時(shí),其占用空間更小、重量更輕。能滿足當(dāng)前對(duì)離軸顯示系統(tǒng)大視場(chǎng)、小型化、輕量化的要求。設(shè)計(jì)的結(jié)果可以直接應(yīng)用于離軸顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì),也可以作為初始面型導(dǎo)入系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究了自由曲面的相關(guān)技術(shù):自由曲面描述方法、設(shè)計(jì)方法、加工檢測(cè)方法等。并通過對(duì)自由曲面相關(guān)技術(shù)的研究,利用迭代優(yōu)化的方法設(shè)計(jì)了一個(gè)離軸雙通道頭盔顯示器光學(xué)系統(tǒng)...

【文章頁(yè)數(shù)】：114 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 論文的研究背景及目的
    1.2 光學(xué)自由曲面概述
        1.2.1 光學(xué)自由曲面的特點(diǎn)
        1.2.2 自由曲面描述方法研究進(jìn)展
        1.2.3 自由曲面設(shè)計(jì)方法研究進(jìn)展
    1.3 自由曲面在離軸反射式顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.3.1 在提升離軸顯示系統(tǒng)性能方面的應(yīng)用
        1.3.2 在實(shí)現(xiàn)離軸顯示系統(tǒng)小型化方面的應(yīng)用
        1.3.3 在實(shí)現(xiàn)離軸顯示系統(tǒng)新功能方面的應(yīng)用
    1.4 論文的研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
第二章 光學(xué)自由曲面的相關(guān)技術(shù)研究
    2.1 光學(xué)自由曲面的描述方法
        2.1.1 參數(shù)化描述方法
        2.1.2 多項(xiàng)式描述方法
    2.2 光學(xué)自由曲面的設(shè)計(jì)方法
        2.2.1 迭代優(yōu)化法
        2.2.2 直接映射法
    2.3 光學(xué)自由曲面的加工與檢測(cè)技術(shù)
        2.3.1 光學(xué)自由曲面的加工技術(shù)
        2.3.2 光學(xué)自由曲面的檢測(cè)技術(shù)
    2.4 自由曲面在離軸顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用方法及仿真實(shí)例
        2.4.1 自由曲面的迭代優(yōu)化過程
        2.4.2 仿真結(jié)果與分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于常微分方程法的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱消像散面型設(shè)計(jì)方法研究
    3.1 完全消像散面型設(shè)計(jì)方法
        3.1.1 柯丁頓方程與完全消像散條件
        3.1.2 完全消像散條件下的微分方程的建立
        3.1.3 完全消像散面型的幾何構(gòu)造方法
    3.2 殘余像散校正條件下的消像散面型設(shè)計(jì)方法
        3.2.1 殘余像散校正條件下的微分方程的建立與求解
        3.2.2 殘余像散校正條件下的消像散面型幾何構(gòu)造方法
    3.3 完全消像散面型在離軸顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用仿真
        3.3.1 具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的單反射面結(jié)構(gòu)
        3.3.2 消像散反射面的設(shè)計(jì)與導(dǎo)入
        3.3.3 仿真結(jié)果與分析
    3.4 校正殘余像散面型在離軸顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用仿真
        3.4.1 殘余像散的像差模型
        3.4.2 反射鏡后側(cè)元件引入的殘余像散校正方法
        3.4.3 仿真結(jié)果與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于偏微分方程法的非對(duì)稱消像散自由曲面設(shè)計(jì)方法研究
    4.1 參數(shù)化曲面的主曲率特征方程
        4.1.1 參數(shù)化曲面的第一、第二基本形式
        4.1.2 參數(shù)化曲面主曲率方程的特征解
    4.2 消像散自由曲面偏微分方程的建立和求解
        4.2.1 完全消像散自由曲面偏微分方程的建立
        4.2.2 用于殘余像散校正的自由曲面偏微分方程的建立
        4.2.3 消像散自由曲面偏微分方程的數(shù)值解求解方法
    4.3 消像散自由曲面的應(yīng)用仿真
        4.3.1 自由曲面反射面設(shè)計(jì)過程
        4.3.2 仿真結(jié)果與分析
        4.3.3 設(shè)計(jì)結(jié)果中的像面形狀討論
    4.4 本章小結(jié)
第五章 消像散反射面在非平面成像離軸顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用
    5.1 采用非平面成像的虛像顯示系統(tǒng)概述
    5.2 發(fā)光面是自由曲面OLED的雙通道頭盔顯示器
        5.2.1 采用柔性O(shè)LED微顯示屏的雙通道頭盔顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        5.2.2 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程
        5.2.3 設(shè)計(jì)結(jié)果與像質(zhì)分析
        5.2.4 系統(tǒng)公差分析
    5.3 單目立體顯示的虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.3.1 視覺距離連續(xù)變化的離軸系統(tǒng)模型
        5.3.2 虛像顯示系統(tǒng)中反射面和投影屏的設(shè)計(jì)
        5.3.3 像質(zhì)分析和目視分辨率的計(jì)算
        5.3.4 系統(tǒng)公差對(duì)彌散斑尺寸的影響
        5.3.5 像源面面形誤差對(duì)視覺距離的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果和參與的科研項(xiàng)目



本文編號(hào)：3823591