Thiết kế lăng kính quang học bề mặt tự do ứng dụng trong thiết bị quan sát mũ đội đầu HMD
140 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.87.2023.78-84Từ khóa:
Hiển thị đội đầu; Quang học bề mặt tự do; Bề mặt; Thiết kế quang học.Tóm tắt
Màn hình hiển thị mũ đội đầu HMD là một thiết bị quan trọng ứng dụng công nghệ thực tế ảo. Nó là một thiết bị hiển thị cỡ nhỏ được lắp đặt trên mũ HMD, với mục đích tạo hình ảnh để người dùng quan sát. Công nghệ thực tế ảo và màn hiển thị HMD đã được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực quân sự, y tế và khoa học kỹ thuật nói chung. Hệ thống HMD chủ yếu bao gồm nguồn ảnh, hệ thống quang học hợp thành. Hệ quang là thành phần chính của HMD, tuy nhiên, các hệ quang truyền thống có kích thước lớn, thị giới hẹp không đáp ứng đủ nhu cầu của người dùng. Trong bài báo này, chúng tôi dựa trên xây dựng mô hình và phương án thiết kế các bề mặt quang học tự do, để xuất thiết kế lăng kính bề mặt tự do để nhằm giảm thể tích hệ quang, giảm kết cấu phức tạp đồng thời đưa ra phương án thiết kế tối ưu. Hệ thống thiết kế mà chúng tôi đề xuất sử dụng màn OLED có kích thước 0.61 inch, độ phân giải 800x600. Lăng kính có giá trị MTF tại độ phân giải không gian 30 lp/mm lớn hơn 0.1, méo ảnh nhỏ thua 5%, đường kính đồng tử ra là 8 mm và góc thị giới là 26°×20°.
Tài liệu tham khảo
[1]. Peter Ott. "Optic design of head-up displays with freeform surfaces specified by NURBS". [J]. SPIE . (2008).
[2]. Takahisa Ando. "Head mounted display using holographic optical element" [C]//Proc. SPIE, 3293:183-189, , (2003)
[3]. Shoichi Yamazaki, Kazutaka Inoguchi, Yoshihiro Saito. "A Thin, wide-field-of-view HMD with free-form-surface prism and applications" [C]//Proe. SPIE, 3639:453-462, (1999) DOI: https://doi.org/10.1117/12.349411
[4]. Gao Yong, Zhou Hai-xian, Zhao Zhi-min, "Study On HMD optical system" [J]．Electronics Optics&Control, 9(3):37-40, (2002).
[5]. M. M. Talha, Yongtian Wang, Dewen Cheng, "Design of a Compact Wide Field of View HMD Optical System using Freeform Surfaces", [J]. SPIE. (2007) DOI: https://doi.org/10.1117/12.791113
[6]. Hiroaki Hoshi, Naosato Taniguchi, Hideki Morishima, "Off-axial HMD optical system consisting of aspherical surfaces without rotational symmetry". [J].Proceedings of SPIE, 3653:234-242, (1996). DOI: https://doi.org/10.1117/12.237443
[7]. M.M. Talha, Jun Chang, Yongtian Wang, "Design, tolerancing and stray light analyses of a freeform HMD optical system", Science Direct, Optical.11, 750 – 755, (2010). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2008.11.005
[8]. Dewen Cheng, Yongtian Wang, Hong Hua, "Large field-of-view and high resolution free-form head-mounted display", Proc. SPIE, 13-18 Vol. 7652, 76520D_1-12, (2010).
[9]. Brecher C, Lange S, Merz M, "NURBS based ultra-precision free-form machining". CIRP Annals, 59(1):547–550, (2006). DOI: https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60479-X
[10]. Brinksmeier E, Riemer O, Gla¨be R, "Submicron functional surfaces generated by diamond machining". CIRP Annals, 59(1):535–538, (2010). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2010.03.037
